Марка по самонапряжению Sр

Марка по водонепроницаемости W

Назначают в зависимости от требований эксплуатации по СП.

W2-W12 – характеризует предельное давление воды, при котором еще не наблюдается просачивание воды через бетон.

Марка по плотности D

D800-D2000 – характеризует среднюю плотность бетона в кг/м3.

Марка по самонапряжению Sр

Sp 0,6-4

3. Виды и классы арматуры

Основное назначение арматуры заключается в восприятии усилий в растянутой зоне, либо усиления сжатой зоны ж/б эл.

Монтажная – устанавливается по конструктивным либо по технологическим соображениям

Рабочая – сечение устанавливается исходя из расчета

Виды:

· горячекатаная (гладкая, периодического профиля ø6-50мм)

· холоднодеформированная (периодического профиля ø3-6мм)

· арматурные канаты (ø6-18мм)

Основным показателем качества является класс по прочности на растяжение:

· А – для горячекатаной

· В – для холоднодеформированной

· К – для канатов

В некоторых случаях арматуре предъявляются требования дополнительных показателей качества:

· Свариваемость

· Пластичность

· Коррозийная стойкость

· Характеристики сцепления с бетоном

Для ж/б конструкций без предварительного напряженной арматуры следует принимать арматуру периодического профиля классов А400, А500, А600, а также В500, Вр500 в сварных сетках.

Для поперечного армирования следует принимать гладкую арматуру касса А240, а также поперечную выше.

Для предварительно – напряженных конструкций принимают арматуру классов А600, А800, А1000

Холоднотянутую проволочную от В1200-В1600

При выборе вида и марок стали для армирования по расчету необходимо учитывать температурные условия эксплуатации с и характер напряжения:

При t ниже -55 рекомендуется применять арматуру А500 и А600. Для монтажных подъёмных петель сборных жбк А240.

4. Основные положения расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям первой группы

Предельными считаются состояния, при которых конструкции престают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям.

I группа – по несущей способности (приводящие к полной непригодности эксплуатации конструкций)

II группа – по пригодности к нормальной эксплуатации (затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или уменьшающие долговечность зданий и сооружений по сравнению с предусматриваемым сроком службы)

Расчеты по предельным состояниям первой группы включают:

· расчет по прочности;

· расчет по устойчивости формы (для тонкостенных конструкций)

· расчет по устойчивости положения (опрокидывание, скольжение, всплывание)

Расчеты по прочности бетонных и железобетонных конструкций следует производить из условия, по которому усилия, напряжения и деформации в конструкциях от различных воздействий с учетом начального напряженного состояния (преднапряжение, температурные и другие воздействия) не должны превышать соответствующих значений, установленных нормативными документами.

5. Основные положения расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы

Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

· расчет по образованию трещин;

· расчет по раскрытию трещин;

· расчет по деформациям.

Различают 3 категории трещиностойкости:

· Не допускает образование трещин.

· Допускает непродолжительное раскрытие трещин ограниченной ширины. Одна тысячная миллиметра.

· Допускает раскрытие трещин. Но, опять же, ограниченной ширины.

6. Расчет центрально-сжатых элементов

В жб элементах сложно добиться центрального сжатия из-за формы несовершенства геометрических форм, особенностей операния на них конструкций, неточности постановки арматуры. Но для практических расчетов разрешено считать эти элементы центрально сжатыми.

Расчет колонн на центральное сжатие производится со следующими ограничениями:

1. На колонны действет нагрузка со случайным эксцентриситетом

2. Рассматриваемые колонны имеют прямоугольное сечение

3. Продольное армирование выполняется стержнями, расположенными вдоль двух сторон по углам сечения

4. Отношение расчетной длины к меньшей стороне поперечного сечения не больше 20.

5. Коэффициент армирования μ равен отношению площади поперечного сечения арматуры А к площади сечения колонны в пределах 0,004-0,03 (0,4-3%)

Базовая формула:

- внешняя нагрузка

- коэффициент продольного изгиба

- несущая способность стали и бетона

- площадь поперечного сечения арматуры

7. Область распространения и простейшие конструкции железобетонных колонн

Железобетонные колонны, как и стальные, обладают большой несущей способностью и относительно недороги из-за использования местных материалов. Они широко применяются в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве в качестве элементов каркаса зданий, сооружений и отдельных опор. Могут изготовляться монолитными и сборными. Наиболее простым и в то же время широко распространенным примером такой колонны является колонна квадратного сечения. Колонны обычно выполняются сплошного сечения, при больших длинах и нагрузках они могут быть решетчатыми, по высоте — постоянного и переменного сечений. Колонны переменного сечения предназначены для передачи нагрузок, расположенных на различных высотах. Например, в промышленных зданиях нагрузка от ферм или балок покрытия передается на оголовок колонны, а ниже передаются нагрузки от мостовых кранов.

Основным случаем потери несущей способности железобетонных колонн является потеря общей устойчивости. Если просто поставить продольные стержни арматуры в бетон без закрепления их поперечными стержнями, то до определенного значения нагрузки арматура и бетон работают совместно, но затем стальные стержни теряют устойчивость, причем раньше, чем весь элемент, выпучиваются и разрушают защитный слой бетона. Для исключения этого явления к продольным стержням привариваются или привязываются проволокой поперечные стержни, которые уменьшают расчетную длину рабочих продольных стержней и предотвращают их значительное выпучивание. При правильной постановке поперечных стержней бетон и продольная арматура разрушаются одновременно. Отсюда основными целями расчета являются:

1. подбор необходимого количества продольной арматуры (при достаточном сечении колонны) с целью обеспечения общей устойчивости;

2. постановка поперечных стержней на расстояниях, исключающих потерю продольной арматурой устойчивости раньше, чем произойдет потеря общей устойчивости колонны.

8. Правила конструирования железобетонных колонн

Простые случаи расчета колонн:

• на колонны действует нагрузка, приложенная со случайным эксцентриситетом;
• рассматриваемые колонны будем принимать прямоугольного поперечного сечения;
• продольное армирование выполняется стержнями арматуры, расположенными вдоль двух сторон по углам сечения

R_sc - расчетное сопротивление сжатой арматуры

R_b - расчетное сопротивление бетона сжатию

γb2 - коэффициент условия работы бетона

bхh- размеры поперечного сечения колонны, см;

A и Aʹ- площади сечения арматуры

φ - коэффициент продольного изгиба колонн

µ - коэффициент армирования

Общий порядок расчета:

1. Определяют нагрузку, если она не задана по условию задачи (полное значение нагрузки ^и ее длительную часть N1);

2. Устанавливают расчетную схему.

3. Принимают расчетную длину колонны /0 (при расчете колонн гражданских зданий расчетную длину можно принимать равной высоте этажа /0 = //эт, в общем случае /0 = р/).

4. Задаются следующими значениями и находят величины, зависящие от них:

а) принимают размеры поперечного сечения о, А (рекомендуется размеры сечения принимать не менее 30 см и далее кратно 5,0 см);

б) принимают материалы для колонны:

· обычно принимают тяжелый бетон классов прочности В20—В35 и находят расчетное сопротивление бетона сжатию R_b; коэффициент условия работы γ_b2 = 0,9;

· принимают класс арматуры, обычно А-Ш, А-П, и находят расчетное сопротивление арматуры сжатию R_sc,;

в) принимают коэффициент армирования р = 0,01—0,02.

5. Определяют коэффициент: α_s = R_sc / (R_b*γ_b2) * µ

6. Определяют коэффициент продольного изгиба: φ = φ _b + 2(φ_sb - φ _b )* α_s ≤ φ_sb

7. Определяют требуемую площадь арматуры: (А_s + A_s^ʹ) =

· если в результате получают отрицательное значение, это говорит о том, что бетон один (без арматуры) справляется с нагрузкой (в этом случае иногда возможно уменьшить размеры поперечного сечения колонны и заново произвести расчет или колонна армируется конструктивно, учитывая, что арматуру необходимо ставить обязательно, чтобы обеспечить минимальный процент армирования);

· если получают положительное значение требуемой площади арматуры, то по полученной площади назначаем диаметр арматуры;

· для армирования принимают 4 стержня арматуры (при А <400 мм) и располагают их по углам колонны (возможно армировать и большим количеством стержней, но здесь рассматривается самый простой случай);

· при подборе арматуры следует учитывать, что диаметр продольных стержней монолитных колонн должен быть не менее 12 мм; в колоннах с размером меньшей стороны сечения > 250 мм диаметр продольных стержней рекомендуется назначать не менее 16 мм; диаметр продольных стержней обычно принимают не более 40 мм;

8. Проверяют действительный процент армирования: µ =

9. Назначают диаметр поперечных стержней по условию свариваемости, которое устанавливает соотношение диаметров продольных и поперечных стержней арматуры при сварке. Это соотношение учитывает, что к продольному стержню арматуры большего диаметра d_s можно приварить поперечный стержень меньшего диаметра d_sw, который должен быть не менее : d_sw ≥0.25d_s , гдеd_s - наименьший диаметр продольных сжатых стержней

10. Назначают шаг поперечных стержней (хомутов в вязаных каркасах) s:

s < 20d_s в сварных каркасах, но не более 500 мм;

s < 15d_s в вязаных каркасах, но не более 500 мм.

11. Конструируют каркас колонны;

9. Область распространения и простейшие конструкции железобетонных балок

Железобетонные балки применяются в составе железобетонных каркасов зданий промышленного и гражданского назначения как элементы кирпичных зданий, при строительстве мостов, эстакад и т.д., могут называться: прогонами, ригелями, перемычками. Как балки работают плиты, ростверки и другие конструкции.

Железобетонные балки изготавливаются сборными и монолитными. Конструкция железобетонных балок зависит от их назначения и действующих на них нагрузок. В сборных железобетонных балках предусматриваются монтажные петли или отверстия для монтажа. Для крепления балок и конструкций, которые на них опираются, в балках могут устанавливаться закладные детали. Крепление балок к опорам осуществляется через закладные детали на сварке, на болтах.

Формы сечения балок принимаются: прямоугольная, тавровая и др., определяемые конструктивными требованиями.

При опирании на кирпичные стены под балки следует укладывать железобетонную подушку, при опирании небольших балок их можно укладывать непосредственно на кирпичную кладку.

Балки армируются сварными или вязаными каркасами. При пролетах более 4,5 м балки могут выполняться предварительно напрягаемыми.

10. Особенности работы ж/б балок под нагрузкой.

Ж/б балки при воздействии равномерной нагрузки разрушаются по след схеме:

1. В середине балки возникают перпендикулярно к оси балки (вертик) трещины, с удалением от середины трещины уменьшаются, и увеличивается угол наклона (до 40⁰)

2. Вблизи опор ширина наклонных трещин увеличивается. Трещины в ж.б балках неизбежны и допустимы в установ нормами пределах.

Цель постановки армирования -предотвратить разрушение балки, возникновение чрезмерного раскрытия трещин. В местах образования трещин растягивающие усилия полностью воспринимает арматура, а между трещинами бетон и арматура работают совместно-поэтому балка в 20 раз прочнее бетонной. Наиболее опасными при равномерно распределенный нагрузке является участок в близи опор = ¼ длинны балки.

Рационально располагать арматуру перпендикулярно трещине в растянутой зоне бетона с использованием продольной рабочей арматуры.

В наклонном сечении, проведенном по наклонной трещине перпендикулярно этой трещине можно расположить арматуру - "отгибы", но это не практично и трудоемко, поэтому чаще применяют вертикальные стержни, которые объединяются в сарные или вязанные карскасы. Поперечные стержни пересекая наклонные трещины обеспечивают прочность наклонного сечения.

Поведение балок под нагрузкой показывает, что от начала действия нагрузки до разрушения можно выделить 3 стадии напряженно-деформированного состояния:

1. Состояние небольшой нагрузки.

-при нем образуются трещины в растворе бетона, при этом в состоянии 1А напряжение в бетоне применяется по линейному закону-упругого, 1B, где момент μ 2> μ 1, характерно состояние ж/б балки перед появлением трещин: в сжатой зоне бетон продолжает работать упруго, а в растянутой зоне эпюра напряженной линии искривляется, что связано с появлением пластичных деформаций. В арматуре возникают небольшие упругие деформации.

2. Характеризуется появлением трещины в растянутой зоне, т.к. μ 3> μ 2(нагрузка увеличивается), бетон выключается из работы, где трещина, так работает только одна арматура ɣs, в сжатой зоне тоже искривление (пластические деформации).

3.Стадия разряжения происходит по 2 случаям:

а) из-за того, что не выдерживает бетон сжатой зоны, в то время как несущая способность арматуры еще не исчерпана.

б) напряжения в арматуре достигает предельного значения(текучести), арматура удлиняется или рвется, трещина увеличивается-происходит разрушение.

Минимальный % армирования – η=0,03-0,05%, а максимальный зависит от прочности бетона и меньше 3%. Оптимальный % η =1-2% для балок и 0,3-0,6% для плит.

11. Расчет ж/ б балок прямоугольн сечения с одиночным армированием.

Если в сжатой зоне балки арматура не ставится или ставится, но ее работ не учит в расчете, то она назыв балкой с одиночн армированием. Расчет ж/б балок на прочность заключается в определении необходимого количества рабочей продольной арматуры для обеспечения прочности нормального сечения, а также в определении d и шага постановки поперечных стержней для обеспечения прочности наклонных сечений.

b-ширина сеч б.;h-высота сеч; а – расстоян от центра тяж арматурн стержней до крайнего растян волокна бетона, h0-рабоч высота сеч, равная h-a,;х- высота сжатой зоны бетона, определяется по Zb-плечо внутренней пары сил, равное h0-0,5x; Для упрощения методики расчета сечений ж\б элементов фактическая криволинейная эпюра в сжатой зоне в стадии III заменяется прямолинейной, что дает погрешность всего около 2%.

Равнодействующая сжимающих напряжений в сжатой зоне бетона Nb= =Rbx

Равнодействующая усилий в растянутой арматуре S Ns =RSAS.

Порядок расчета:

1.Определяем изгиб момент, действ в расчет сеч элемента

2.Принимаем сечен балки h = 1/12 до 1/8 L пролета; в= от 0,3 до 0,5 h

3.Задаемся классом прочности б. В>= 7,5 и классом арматуры А400(для прямоугол. раб арматуры)

Коэффиц. усилия работы бетона ɣ = 0,9

4.Задаемся расстоянием от крайнего растян волокна бетона до ц. тяжести арматуры а=3-5см и опред. рабочую высоту бетона h0= h-a

5.Находим знач коэффиц ; не должен превышать

6.По величине определяем коэффициенты 𝜉 и 𝜂

7.Определяем требуемую площадь арматуры ,

8.Задаемся коллич стержней и опред диаметр арматуры

9. Определ % армирования , сравнив его с минимальным

10.Определяем требуем площадь арматурн монтажных стержней и принин диаметр монтажн стержня

11.Определ диаметр поперечн стержней

12.Назнач толщину защитного слоя бетона ,

13. Конструируем сечение (располагаем поперечные стержни)

12. Понятие о прочности нормального сечения балок с двойной арматурой.

Сечения балок называют сечениями с двойным армированием при наличии расчетной арматуры в сжатой зоне бетона. Необходимая постановка арматуры в сжатой зоне бетона возникает в случае, если бетон сжатой зоны не выдерживает приходящих на него сжимающих напряжений, а увеличить размеры сечения элемента или прочность бетона нельзя. Арматура, поставленая в сжатую зону бетона, работает вместе с бетоном на сжатие, возникающее при этой схеме работы усилие в сжатой арматуре определяется по формуле N_s’=R_scA_s’

Но арматура в сжатой зоне не так эффективна, как в растянутой, поэтому сечение получается менее экономичным по сравнен с сечением с одиночной арматурой. Арматура в сжатую зону ставится, если расчетом установлено, что относительная высота сжатой зоны ξ оказалась больше, чем ξR, т. е. имеет место разрушение по случаю 2 (разрушается сжатая зона) или х> ξ*R*h₀ и решено не изменять прочность бетона и размеры сечения.

Условия равновесия: Условия прочности:

1.R_bbx+R_scA_s’=R_sA_s 1. R_bbx=R_sA_s’-R_scA_s’

2. μ – R_bbx(h₀-0,5x) – R_scA_s’(h₀-a’)=0 2. μ ≤ R_bbx(h₀-0,5x) – R_scA_s’(h₀-a’)

13. Область применения и виды изгибаемых элементов.

В строительной практике балкой принято называть брус, работающий преимущественно на изгиб. Балки воспринимают нагрузки от перекрытий, покрытий или других конструкций и передают их на опоры. Балки изготавливают из стали, железобетона, древесины.

В зависимости от назначения балки могут называться: прогоны, ригели, перемычки.

По статической схеме работы балки подразделяются на разрезные, неразрезные, консольные.