Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Расчет растянутых железобетонных элементов





 

1. Центрально-растянутые элементы. Разрушение центрально-растянутых элементов происходит после того, как в бетоне образуются сквозные трещины и он в этих местах выключается из работы. А в арматуре напряжение достигает предела тянучести или временного сопротивления.

Несущая способность центрально-растянутых элементов обусловлена предельным сопротивлением арматуры без участия бетона.

Условия прочности

 

 

- коэффициент условной работы высокопрочной арматуры

- усилие в преднапряжённой арматуре

- усилие в обычной арматуре

2. Внецентренно растянутые элементы между арматурой S и S’.

 

 

Несущая способность определяется по условию

 

 

Данные уравнения представляют собой суммы моментов относительно оси проходящих через арматуру S и оси проходящих через арматуру S’.

Как и в случает с центральным напряжением, бетон пересекается сквозными трещинами и поэтому растягивающему усилию сопротивляется лишь растянутая арматура.

Несущая способность элемента обусловлена достижением предельных значений в растянутой арматуре.

3. Внецентренно растянутые элементы с внешним усилием, приложенным за пределами сечения элемента.

 

Несущая способность элемента обусловлена предельным сопротивлением, растяжению арматуры растянутой зоны и предельным сопротивлением сжатию бетона и арматуры сжатой зоны.

Условие прочности записывается следующим образом:

 

 

Площадь сжатой зоны элемента определяется из уравнения проекций продольных сил на ось элемента.

 

 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ВИДЫ СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ К сжатым элементам относятся колонны, перегородки и стены зданий, верхние пояса и стойки ферм, загруженные изгибающим моментом и нормальной сжимающей силой N, стены прямоугольных резервуаров, воспринимающих боковое давление грунта или жидкости, вызывающие изгибающие моменты М, поперечные силы Q и вертикальное давление от пере- крытия N, элементы рамных конструкций. Вследствие геометрических погрешностей, возникающих при изготовлении и возведении конструкций, неоднородности бетона в поперечном сечении элементов и изменчивости положения продольной арматуры центральное сжатие в элементах практически отсутствует. Неизбежно возникающий эксцентриситет из-за неучтенных в расчете факторов называют случайным эксцентриситетом еа. Величина случайного эксцентриситета еа принимается равной большему из значений: 1/600 длины элемента или длины части элемента (между точками закрепления) и 1/30 высоты сечения элемента, но не менее 1 см. Для расчетов одновременное действие продольной сжимающей силы N и изгибающего момента М можно заменить силой N, действующей с начальным эксцентриситетом e=eN=M/N. В зависимости от характера работы колонны назначают форму поперечных сечений и армирования (рис.5.1). Форму поперечного сечения колонн при малых эксцентриситетах принимают квадратную, круглую или кольцевую (для экономии бетона). При больших экс- центриситетах е0 = е0N+eа принимают прямоугольную форму поперечного сечения, а при особенно больших - двухветвевую (рис.1в). Размеры поперечных сечений колонн и других внецентренно сжатых элементов принимают такими, чтобы гибкость элементов l0/i в любом направлении не превышала 200 мм (для элементов из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетона), а для колонн, являющихся элементами зданий - 120. Прямоугольные и квадратные сечения колонн принимают кратными 100 мм. В прямоугольных сечениях соотношение сторон назначают в пределах Н= (1,3...3)b. Рис.5.1. Поперечные сечения и армирование сжатых элементов при малых(а), больших(б) и особенно больших (в) эксцентриситетах. Продольная рабочая арматура служит для увеличения несущей способности элемента, уменьшения влияния случайных эксцентриситетов, неоднородности и ползучести бетона. Колонны армируются продольными стержнями диаметром 12...40 мм (рабочая арматура) из стали классов А300 и А400 и поперечными стержнями из стали класса А240 и В500. Гибкую рабочую продольную арматуру в колоннах со случайными эксцентриситетами еа размещают равномерно по периметру нормального сечения с обязательной постановкой стержней в углах. Армирование может быть симметричным и несимметричным. При симметричном армировании у противоположных граней предусматривают одинаковую арматуру. Обычно рабочие стержни располагаются на расстоянии до 400 мм один от другого. В случае если расстояние между осями рабочих стержней более 400 мм, между ними устанавливают конструктивную арматуру диаметром не менее 12 мм. Продольную рабочую арматуру устанавливают в поперечном сечении возможно ближе к поверхности элемента с соблюдением минимальной толщины защитного слоя, которая должна быть не менее диаметра стержня и не менее 20 мм. Насыщение поперечного сечения сжатых элементов продольной арматурой оценивают коэффициентом (процентом) армирования m(m%). При этом принимают в элементах со случайным эксцентриситетом (') m = As - A s, а в элементах с расчетным эксцентриситетом /() m = As bh0 и ' ' /() m = A s bh0. Оптимальный процент армирования по экономическим соображениям должен быть равен 1...2%. Минимальный устанавливается в зависимости от гибкости элемента; он обеспечивает восприятие не учитываемых расчетом воздействий (температурных, усадочных и др.) и предотвращает хрупкое разрушение при образовании трещин. В элементах с расчетным эксцентриситетом mmin = 0.05...0.25%, а элементах со случайным эксцентриситетом значение его увеличивается вдвое. Рекомендуется максимальное значение m = 3%; больший коэффициент армирования допускается лишь при соответствующем обосновании. В сжатых железобетонных элементах важная задача обеспечить устойчивость продольных арматурных стержней, так как гибкость арматурного стержня намного больше, чем самого элемента. Потеряв устойчивость, арматурный стержень выпучивается, разрушая тонкий за- щитный слой бетона. Это приводит к полному разрушению сжатого железобетонного элемента до достижения напряжениями предельных значений в бетоне и арматуре. Внецентренно сжатые элементы изготовляют из бетона не ниже класса В15 (в том числе и колонны), а тяжело нагруженные - не ниже В25. Устойчивость и проектное положение продольных рабочих стержней арматуры в элементах обеспечивается с помощью поперечной арматуры (хомутов). Поперечная арматура должна способствовать надежному закреплению сжатых стержней от их бокового выпучивания в любом направлении. Шаг хомутов при Rsc £ 400 МПа принимают не более 500 мм и не более 20d при сварных каркасах или не более 15d - при вязаных каркасах. При Rsc ³ 450 МПа шаг хомутов принимают не более 400 мм и не более 15d в сварных каркасах или 12d в вязаных (где d - наименьший диаметр продольных сжатых рабочих стержней арматуры). При общем насыщении элемента продольной арматурой более 3 % шаг хомутов принимают не более 300мм и 10d. При назначении шага хомутов конструктивные продольные стержни диаметром 12 мм во внимание не принимаются.

РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Случай 1. Расчетные зависимости получают на основе предпосылок, аналогичных принятым для изгибаемых элементов: расчет ведется по III стадии напряженно-деформированного состояния; в предельном состоянии по прочности принимают ss = Rs ssc = Rsc sb = Rb; ';, эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны - прямоугольная; работа растянутого бетона не учитывается. Условие прочности получают, сопоставляя внешний момент и сумму моментов внутренних сил в сечении относительно центра тяжести растянутой арматуры S (рис. 5.2) ' (0.5) '(') Ne £ Mb + Ms = Rbbx h0 - x + RscAs h0 - a (5.1) где e = e0 + h / 2 - a Высоту сжатой зоны бетона находят, проектируя все действующие силы на горизонтальную ось N = Nb - Ns -Ns = Rbbx + RscAs -RsAs ' ' (5.2) Рис. 5.2. Схема усилий в поперечном сечении внецентренно сжатого элемента. Пользуясь полученными зависимостями, можно проверить несущую способность сечения или подобрать требуемую арматуру. При определении несущей способности: x (N R A ' R A)/(R b) = - sc s + s s b (5.3) Если h0 x xR R £ = x (случай 1), то его подставляют в формулу (5.1) и проверяют условие прочности. При х>хr расчет следует вести по формулам для случая 2. При подборе сечения арматуры в двух полученных уравнениях (5.1) и (5.2) оказывается три неизвестных: х, Аs, А’s. При этих условиях наиболее экономичное сечение получают, приняв х=хr. Тогда из формулы (5.1) площадь сжатой арматуры ' ()/((')) 0 2 A s = Ne -aRRbbh0 Rsc h - a (5.4) Из формулы (5.2) площадь растянутой арматуры: As Rbb Rh RscA s N Rs (')/ = x 0 + - (5.5) Для элементов из бетона класса В30 и ниже нормы рекомендуют формулы, в которых принято aR = 0.4, xR = 0.55. Тогда ' (0.4)/((')) 0 2 A s = Ne - Rbbh0 Rsc h - a (5.6) As Rbbh RscA s N Rs (0.55 ')/ = 0 + - (5.7) Полученные зависимости справедливы при A' s > 0 и min 0 A' s ³ m bh. Если А’S x 0 /). Расчетные предпосылки те же, что и в предыдущем случае, однако напряжения в арматуре, наиболее удаленной от продольной силы, в предельном состоянии ss < Rs. Условие прочности определяется по формуле (5.1), при этом условие равновесия примет вид: N = Rbb + RscA s-ssAs ' v (5.12) где ss для элементов из бетона класса В30 и ниже с ненапрягаемой арматурой класса А240- А400 определяет по эмпирической формуле s R Rs s = (2(1- x)/(1- x) -1) (5.13) Из формулы видно, что при = R ss = Rs x x; при x = 1(все сечение сжато) ss = -Rs = Rsc Согласно нормам проверка прочности прямоугольного сечения с симметричной арматурой при h0 x R > x может также производиться из условия (5.1). При этом принимают высоту сжатой зоны h0 x = x, где значение x для бетона класса В30 и ниже / ((1) 2)/(1 2) h0 n R s R R s x = x = a - x + a x - x + a (5.14) здесь /(); /() an = N Rbbh0 as = RsAs Rbbh0 (5.15) Требуемое количество симметричной арматуры в этом случае ' ((0.5))/ (') As = A s = Ne - Rbbx h0 - x Rsc h0 - a (5.16) где х – высота сжатой зоны.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ВИДЫ ЦЕНТРАЛЬНО-РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Центрально-растянутыми элементами называют такие конструкции, в нормальном сечении которых точка приложения растягивающего усилия N совпадает с точкой приложения равнодействующей усилий в продольной арматуре. К центрально-растянутым элементам относятся затяжки арок, нижние пояса и растянутые элементы решетки ферм, стенки круглых резервуаров, бункеров, силосов, напорных труб и другие железобетонные элементы. Центрально-растянутые элементы армируются отдельными стержнями или сварными каркасами с равномерным размещением рабочей арматуры по сечению. При большой ширине сечений (стенки цилиндрических резервуаров) используют сварные сетки, располагаемые у поверхности конструкции с соблюдением минимальной толщины защитного слоя. Продольная арматура в центрально-растянутых элементах предназначается для восприятия растягивающей силы N, так как известно, что бетон плохо работает на растяжение, в нем быстро появляются трещины и он выключается из работы. Поперечные сечения растянутых стержневых элементов могут быть прямоугольными, двутавровыми, трубчатыми и иной формы. Из условия удобства и изготовлении и эксплуатации чаще других применяют прямоугольные сечения. Характер армирования растянутых элементов аналогичен сжатым. Продольная рабочая арматура устанавливается по сторонам сечения, перпендикулярным растяжения, и связывается сварными или вязаными хомутами. В растянутых стержневых элементах следует по возможности избегать стыков арматуры, а при устройстве стыков осуществлять их на сварке. Только в плитных элементах - стенах круглых резервуаров, трубах, стенах бункеров, силосов - арматуру можно стыковать внахлестку без сварки при расположении стыков вразбежку. При этом площадь сечения стержней, стыкуемых в одном сечении, должна составлять: при круглых стержнях - не более 25%, а при стержнях перио- дического профиля - не более 50 % общей площади растянутой арматуры. Поперечная арматура (хомуты) обычно устанавливается конструктивно и должна охватывать всю продольную арматуру. Расстояние между хомутами должно быть не более удвоенной ширины наименьшей грани сечения. Для растянутых элементов с ненапрягаемой арматурой применяют бетоны классов В15...В25. В трещиностойких конструкциях (когда недопустимо образование трещин) используют бетоны более высоких классов – В30...В40. Предварительно напряженные растянутые конструкции изготовляют из бетона класса не ниже В22,5. В конструкциях, находящихся под давлением жидкости следует применять для ненапрягаемой арматуры горячекатаную сталь классов А-300 и А-240, а для предварительно напряженной - высокопрочную проволоку классов В-II, Вр-II, канаты и горячекатаную сталь классов A-500 и A-600. Минимальный процент армирования растянутых элементов установлен из условия предупреждения внезапного разрушения при образовании трещин и составляет для центрально-растянутых элементов — 0,1%, для внецентренно - растянутых — 0,05 %.

 

РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Прочность внецентренно растянутых элементов рассчитывают в основном по нормальному сечению, а в необходимых случаях и по наклонному сечению. В зависимости от положения продольной силы различают два случая разрушения нормальных сечений внецентренно растянутых элементов. Случай 1 (случай малых эксцентриситетов) возникает, когда внешняя продольная сила приложена в пределах ядра сечения, и, следовательно, все сечение растянуто, но неравномерно. В предельном состоянии бетон выключен из работы, так как элемент на всю высоту пронизан поперечными трещинами, и разрушение наступает, когда напряжения по всей продольной арматуре достигают предельного значения. В сечении проходящем через трещину, границей ядра сечения является положение центров тяжести арматуры Аs и Аs’. Таким образом, случай 1 характеризуется условием, когда продольная сила приложена между равнодействующими усилий в арматуре, т.е. е0 £ 0.5h - a или ' ' e £ h0 - a Случай 2 (случай больших эксцентриситетов) наблюдается, когда продольная сила приложена вне ядра сечения, т.е. за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматурах (е0 > 0.5h - a или ' ' e > h0 - a). Предельное состояние внецентренно растянутых элементов в этом случае сходно с предельным состоянием изгибаемых элементов. Часть сечения у грани, удаленной от силы N, сжата, противоположная часть сечения растянута. Разрушение наступает от исчерпания несущей способности растянутой арматуры и сжатой зоны сечения (бетона и сжатой арматуры). Этому случаю разрушения соответствует условие h R x = x £ x 0 /. Расчет прочности нормальных сечений внецентренно растянутых элементов производится в зависимости от случая их работы. Случай малых эксцентриситетов (е0 £ 0.5h - a). Условия прочности получают из уравнений равновесия моментов относительно центров тяжести сечений арматуры: (') Ne £ RsAs h0 - a (5.17) ' (') Ne £ RsA s h0 - a Требуемую площадь сечения арматуры при несимметричном армировании определяют непосредственно из условия прочности '/((')) As = Ne Rs h0 - a ' /((')) As = Ne Rs h0 - a (5.18) При симметричном армировании принимают As=As’, по большей из полученных величин. Рис.5.3 Схемы расчетных усилий в сечениях внецентренно растянутых элементов. а – случай малых эксцентриситетов, б – случай больших эксцентриситетов Случай больших эксцентриситетов (е0 > 0.5h - a), Расчетная схема аналогична расчетной схеме внецентренно сжатых элементов для варианта R x £ x. Условие прочности устанавливают из сопоставления внешнего момента и суммы моментов внутренних сил относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры (/ 2) '(') Ne £ Mb + Msc = Rbbx h0 - x + RscA h0 - a (5.19) Условие равновесия имеет вид R A R A N R bx s s - sc s - = b ' (5.20) При этом должно соблюдаться условие h R x = x £ x 0 /, характеризующее случай разрушения с одновременным исчерпанием несущей способности растянутой и сжатой зон. Площадь сечения растянутой арматуры определяют из условия равновесия: As R Rbbh N RscAs Rs (')/ = x 0 + + (5.21) Если сжатая арматура по расчету не требуется (Аs’ £ 0), то ее назначают конструктивно по минимальному проценту армирования (' 0.01 %) As = m min bh0), и с учетом этого определяют из условия прочности высоту сжатой зоны: ()/(0.5) 2 x = h0 = h0 - Ne - Msc Rbb (5.22) где '(') Msc = RscAs h0 - a (5.23) При этом должно соблюдаться условие R x £ x Найденную высоту сжатой зоны подставляют в условие равновесия и находят площадь сечения растянутой арматуры. При расчетах предполагают, что напряжения в сжатой арматуре достигают расчетного сопротивления Rsc.Это возможно только в том случае, если арматура As находится в сжатой зоне сечения и расположена выше точки приложения равнодействующей сжимающих на- пряжений в бетоне, т.е. b s z £ z или / 2 ' h0 - x £ h0 - a. Отсюда x ³ 2a'. Проверку прочности внецентренно растянутого сечения с несимметричной арматурой начинают с определения высоты сжатой зоны: x (R A R A ' N)/(R b) = s s = sc s - b (5.24) Затем проверяют условие прочности: (/ 2) '(') Ne £ Mb + Msc = Rbbx h0 - x + RscA h0 - a (5.25) При этом необходимо учитывать условие x ³ 2a'. Если окажется, что x £ 0 тогда прочность сечения проверяют, как для случая малых эксцентриситетов по условию: (') Ne £ RsAs h0 - a (5.26) При симметричном армировании определяют площадь сечения арматуры и проверяют прочность сечения с некоторым запасом по выражению: (') Ne £ RsAs h0 - a (5.27) как для случая малых эксцентриситетов.

 

Date: 2016-07-22; view: 4645; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию