61. Особенности расчета прочности сжатых элементов. Учет влияния продольного изгиба при расчетах сжатых элементов.

42.Формирование внутреннего НДС в элементе с ростом нагрузки – 3 стадия НДС

III стадия. Стадия разрушения элемента. Самая короткая по продолжительности. Напряжения в арма-туре достигают предела текучести, а в бетоне – вре-менного сопротивления осевому сжатию. Бетон раст-янутой зоны из работы элемента почти полностью исключается. 2 характерных случая разрушения:

1. Пластический характер разрушения. Начинается с проявления текучести арматуры, вследствие чего быстро растет прогиб и развиваются трещины. Участок элемента искривляется при постоянном предельном моменте (рис. 22, а). Такие участки называются плас-тическими шарнирами. Напряжения в сжатой зоне бетона достигают временного сопротивления сжатию и происходит его раздробление.

2. При избыточном содержании растянутой арматуры происходит хрупкое (внезапное) разрушение от полного исчерпания несущей способности сжатой зоны бетона при неполном использовании прочности растянутой арматуры (рис. 22, б).

III стадия используется в расчетах на прочность.

Рис. 22.

а – 1 случай разрушения; б – 2 случай разрушения.

41.Формирование внутреннего НДС в элементе с ростом нагрузки – 2 стадия НДС

II стадия. В бетоне растянутой зоны интенсивно образуются и раскрываются трещины. В местах трещин растягивающие усилия воспринимает арматура и бетон над трещиной под нулевой ли-нией. На участках между трещинами – арматура и бетон работают еще совместно.

По мере возрастания нагрузки, напряжения в арматуре приближаются к пределу текучести Rs, т.е. происходит конец II стадии.

Эпюра нормальных напряжений в бетоне сжатой зоны по мере увеличения нагрузки за счет развития неупругих деформаций искривляется (рис. 21). Стадия II сохраняется значительное время, характерна для эксплуатационных нагрузок.

По II стадии рассчитывают величину р аскрытия трещин и кривизну элементов.

33. Способы создания предварительного напря-жения.

Для повышения трещиностойкости ЖБК вып-сяпреднапряженными. Суть преднапряжениязакл-ся в создании предварительно сжимающих усилий в растянутых зонах при помощи рабочей арматуры. Сущ-ет2 способа создания преднапряжения бетона:

I способ – с натяжением арматуры на упоры

I этап создают путем растя-жения этого стержня, т.е. прикладывают силу Р0.

2 этап - начальное напряжение в стержне, контролируемое при изготовлении

3 этап под стержень подводи-тся форма и бетонируется изделие и происходит па-дение силы Р_0.

4 э. стержень снимают с упо-ров, стержень, находясь в растянутом сост.стре-мится возвратиться, и силой P обжимается бетон.

II способ – с натяжением арматуры на бетон

1этап изгот.констр., в месте где должна проходить рабочая арматура делается канал

2 э. в канал помещается рабочая арматура и при помощи анкера упирается в распред-елительный лист на торце

3 э. заанкеренный стержень натягивают, т.е. прикладывают силу Р₀, и с другой стороны заанкеривают.

32. Влияние предварительного напряжения на напряженно-деформированное состояние сечений.

стадия изготовления

стадия эксплуатации

Распределение напряжений в балке с обычной арма-турой (а, б) и с преднапряженной арматурой (в, г).

Эффективность преднапряжения арматуры можно увидеть анализирую деформации этих балок

Поведение элементов с А_S (1) и А_SR (2) под нагрузкой

31.Сущность предварительно-напряженного железобетона.

Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы искусственно создавать в зонах, которые при эксплуатации будут растянуты, сжимающие напряжения, поэтому при действии внешней нагрузки можно существенно увеличить напряжённость растянутой зоны бетона.

Сущность предварительного напряжения заклю-чается в следующем. Рабочую арматуру констру-кции перед бетонированием натягивают и в натя-нутом состоянии производят бетонирование. После того как бетон схватится, затвердеет и приобретет необходимую прочность, натягивающее усилие снимают. При этом арматурная сталь стремится опять сжаться (сократиться по длине) и часть сжимающих усилий передает окружающему бетону.

23 Деформативныеныехар-киарм-ных сталей

Характеристики легко получить из диаграммы « ». Расчетное сопротивление , при (стержневая арматура) и (проволочная арматура).

Расчетные диаграммы для арматуры« »: (а) для напрягаемой арматуры; (б) для арматуры, имеющей физический предел текучести

Для поперечной арматуры

при (учитывает неравномерность напряжений по длине наклонного сечения), (учитывает работу сварного соединения, при )

22 Механическиеиехар-киарм-ных сталей.

Характеристики легко получить из диаграммы « »Условные обозначения : – временное сопротивление, – физический (условный) предел текучести, – предел упругости и соответствующие им деформации.

Диаграммы « » для мягкой (а) и высоко-прочной (б) стали

Расчетное сопротивление , при (стержневая арматура) и (проволочная арматура).

21 Виды арматуры и арм-ных изделий.

по назнач-ю: рабочая,конструктивная, монтажная. по сп-буизгот-ния: горячекатанная стержневая; холоднотянутая проволочная.

по виду поверх-ти: гладкая, рефленая: а)с чередов-ем прод-ых и попер-ых ребер, б)с чередов-ем выступов или вмятен.

период-ого профиля: *проволочная d=3,4,5мм; стержневая d=6..40мм.

Арматурные изделия:

-изогнутые стерж.

- сетка

-каркас пространственный

-плоский

13.Объёмные деформации бетона – набухание и температурные деформации

Под набуханием пони­мают способность бетона увеличиваться в объеме при сильном увлажнении (поме­щении в воду). Процесс набухания бетона в воде намного быстрее усадки. При набухании проникновение воды начинается с поверхности бетона, поэтому объем наружных слоев увеличи­вается, в то время как внутренний не ус­певает увеличиться. Это вызывает в на­ружном слое бетона неопасные сжимаю­щие напряжения, которые не учитывают при расчете железобетонных конструк­ций.

Температурные деформации бетона. Оцениваются коэффициентом линейного расширения, кот.принимается равным

12. Объёмные деформации бетона - усадка

Усадка – объёмное сокращение бетона в результате физико-хим. процессов, протекающих при взаимодействии цемента с водой, изменения влажности цементного камня и карбонизации бетона.

2 вида усадки: химическая и физическая. Усадка (или набухание) зависит от количества, вида цемента и его активности, водоцементного отношения, температурно-влажностных условий и др. факторов. В общем случае усадочные деформации в бетоне , где

-значение деформаций хим. усадки

- физическая усадка

β- функция усадки от времени

11.Общие сведения о видах деформ. в бетоне.

а)объемные, развивающиеся во всех направ-лениях под влиянием усадки (объёмное сокращение бетона в результате физико-хим. процессов, протекающих при взаимодействии цемента с водой),

набухания(способность бетона увеличиваться в объеме при сильном увлажнении (поме­щении в воду)),

температурные деформации, связанные с влиянием t;

б)силовые, развивающиеся, главным образом, вдоль направления действующих усилий; силовым продольным деформациям соответствуют вполне определенные поперечные деформации, характеризуемые коэффициентом поперечной деформации (коэффициентом Пуассона).

3. Сущность ЖБ, Виды жб конструкций и области их применения

Железобетон – это комплексный конструктивный материал, в котором бетон и арматура работают под нагрузкой как единое монолитное целое. Условия существования:совместная работа арма-туры с бетоном, близкие коэффициенты темпера-турногорасширения( , );защита арматуры от коррозии.

Под землей: фундаменты, трубы, резервуары, метро и т.д.

На земле: элементы одноэтажных и многоэтажных жилых, общественных и производственных зданий и инженерных сооружений.

Над землей: резервуары водонапорных башен.

На воде и под водой: суда из железобетона, хранилища для нефтепродуктов.

Особые (уникальные) объекты: телевизионная башня в г.Москве, оболочки атомных реакторов.

2.Сущность железобетона его преимущества и недостатки.

ЖБ-комплексный строительный материал в виде рационально объединённых для совместной работы в конструкции бетона и стальных стержней, при этом эффективно используется достоинство бетона при его работе на сжатие и достоинство арматуры при её работе на растяжение.

Достоинства: значительная экономия стали,высо-кая прочность к-ции; долговечность; огнестойкость и несгораемость; малые эксплуатационные расходы, связанные с ремонтом к-ций; возможность придания констр. любой архитектурной и конструктивной форм; использование местных материалов в качестве основных компонентов.

Недостатки: большой собственный вес; высокая тепло- и звукопроницаемость;необходимы выдержки к-ции до набора прочности; раннее образование тре-щин в растянутой зоне и отслоений бетона; недоста-точная выносливость; трудоёмкость переделок к-ции.

1. История возникн-я и развития ж/б.

Эт. разв-я: ЖБ в стр-тве– кон.19в.

1 этап сер.19–до нач. 30-х 20ст. –возн. ЖБ. Выставка в Париже

1855 - идеи прим. ЖБ в стр-ве проникли вРосс.

В 1879…1900 было постр.: пеш. мост прол.45м, ГУМ в Москве, мост в Минске, бойни для скота и др. В 1891 провед.ыпубличн. испыт-я целого ряда констр-й

2 этап с30-х гг 20ст. -нач.промыш-ого освоение производства предв. напряж. ЖБ. 1935г.-США созд. констр. с натяж. высокопроч-ной стал. арм-ры с ее анкеровкой при помощи гаек.

3 этап 53-54гг 20ст.-переход к расчету жбконстр. по предел. сост-ям, массовое примен. сбор, обычн. и предв. напряж. ЖБ констр., этот этап длиться и по наст.время.

4. Сущность жб и перспектива его развития

Под железобетоном мы понимаем комплексный строительный материал в виде рационально объединённых для совместной работы в конструкции бетона и стальных стержней, при этом эффективно используется достоинство бетона при его работе на сжатие и достоинство арматуры при её работе на растяжение.

Перспектива развития.

1)применение конструктивных решений, снижающих массу 2)повышение долговечности, надёжности и технологичности конструкций 3)разработка новых, уточнение и упрощение существующих методов расчёта конструкций. 4)развитие методов расчёта с использованием ЭВМ и высокопроизводительных методов конструирования 5)повышение качества, упрочнение и удешевление стыков конструкций 6) совершенствование методов подбора и изготовления бетона 7)повышение сейсмической и динамической стойкости конструкций.

5. Классификация бетона и область применения

1.      По структуре: плотные; крупнопористые; поризованные; ячеистые.2.      По плотности: особо тяжелые; тяжелые; облегченные; легкие;3.     По виду заполнителей:на плотных заполнителях (щебень, песок, гравий);на пористых заполнителях (естественных – пемза, перлит, ракушечник; искусственных – керамзит, шлак); на специальных заполнителях.4.      По зерновому составу: крупнозернистые; мелкозернистые.5.      По условиям твердения: бетоны естественного твердения; бетоны, подвергнутые тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; бетоны, подвергнутые автоклавной обработке при высоком давлении и температуре.6. По способу возведения:  монолитные, сборные и сборно-монолитные.Изжб возводятся промышленные и сельскохозяйственные здания, тепловые и атомные электростанции, гидротехнические сооружения, тоннели и шахты, а также гражданские здания самого различного назначения.

14.Деформации бетона при длительном действии нагрузки и ползучесть бетона.

При мгновенном кратковременном приложении нагрузки опытный образец деформируется на некоторую величину ε_сe,.

При длительной выдержке образца под постоянной нагрузкой деформации увеличиваются на величину пластических деформаций ε_сpl,

Общая деформация ε_сс= ε_сe+ ε_сpl. При этом упругие деформации в общем будут подчиняться закону Гука и носить линейный характер..

Свойства бетона, заключающиеся в нарастании деформаций во время при постоянной нагрузке называется - ползучестью бетона. Ползучесть бывает линейная и нелинейная. Граница между ними определяется уровнем напряжений σ_с≈(0,4…0,5)f_ck. Линейная ползучесть обусловлена вязкостью неотвердевших масс цементного геля, вытеснением во внешнюю среду хим. несвязанной воды, а нелинейная – связана с развитием микротрещин в структуре бетона. Оценивается величина ползучести в ЖБК введением коэ-т ползучести

15.Релаксация напряжений в бетоне.

Свойство бетона уменьшать свои напряжения с течением времени называется релаксацией напряжений. В конечном итоге в ЖБК данное свойство проявляется как перераспределение усилий между бетоном и арматурой.

24. Нормативные и расчетныесопротивления.

Для обеспеч. треб.надежн. констр., → для бетона или арм-ной стали дан. класса назнач. величины расч. сопротивл., ≥фактич. сопрот. бетона и арм-ры в констр. Изменчивость прочности бетона и арм-ры принято хар-ть так назыв. кривыми распред. прочности, представл. собой график, по оси абсцисс кот.откладыв. прочностную хар-ку (бет. или арм-ры), получ. из испыт. выборки образцов, а на оси орд. – частоту (кол-во) случаев появления того или иного значения прочност. хар-ки.

Обобщ. стат. х-ки: 1)ср. прочность

2)дисперсия, опред. рассеивание случ. вел-ныотнос.мат. ожидания:

Для опред. нормат. прочностн. хар-тик мат-лов прин. знач. обеспеч. не менее 0,95, (не менее чем в 95 случаях из 100 прочность мат-ла будет выше нормативн.). В силу неоднородн. бетона, наблюд. отклон. в прочности, как по сечению, так и по длине констр.. Возможн. отклонения прочности бетона в констр. учитывают путем введения спец. частн. коэфф. безопасности по мат-лу_М, бол.единицы

25. Классификация арматуры.

Арматура-гибкие стальные стержни, размещаемые в массе бетона.

Назначение ар-ры:

1)вопринимает растягивающие усилия отвнешних нагрузок

2)нужна для усиления сжат.зоны бетона в изгибаемых и внецентренно нагруж. эл-тах или в условно центрально-сжат. эл-тах.

Классификация:

1) а. для к-ций без предваритнапряжения:

а)гладкая стержневая а. класса S240;

б)а. периодич. профиля S400.S500

2) а. для к-ций предварит. напряж.: -стержни и канаты S800,S1200,S1400

3) по способу произв-ва а. м. б. :

а)горячекатанная

б)термомеханически упрочненная в)холоднодеформированная

Требования к арматуре:

1)свариваемость2)загибаемость3)прочность 4)стоимость арм. стали д. обладать:стойкостю против хладноломкости,пределомвынослиости, прочностью

34. Методы создания предварительного напряжения.

Для создания предварительного напряжения в арматуре применяют механический, электротермический или электротермомеханический методы.Механический метод применяют при натяжении всех видов напрягаемой арматуры. При его использовании наибольшее распространение получили гидродомкраты.

Электротермический метод натяжения-это создание в стержневой арматуре напряжения σ0 путем жесткой фиксации при остывании заготовок, предварительно нагретых до заданного удлинения.

При электротермомеханическом методе натяжению подвергают предварительно нагретую высокопрочную проволоку или пряди. Возникающее при их остывании напряжение в сумме с напряжением, созданным механическим натяжением, должно составлять заданную величину. Этот способ применяется при изготовлении конструкций, армируемых с помощью навивочных машин.

35. Назначение величины предварительного напряжения арматуры.

Предварительное напряжение σ_0,mах следует назначать с учетом допустимых отклонений значения предварительного напряжения ρ таким образом, чтобы выполнялись условия:

где k_р = 0,9 — для стержневой арматуры; k_р = 0,8 — для проволочной арматуры».

Значение р при механическом способе натяжения арматуры следует принимать равным 0,05_0,max, а при электротермическом и электротермомеханическом способах определять по формуле , где l— длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м;р- в МПа.

44 45. Конструктивные требования предъявляемые к армированию изгибаемых плитных элементов с обычной и предварительно напрягаемой арматурой.

:арматура S400, S500, S240 (при обосновании), её содержание (в колоннах), (для остальных СК),

При размещении в сечении нескольких стержней продольной арматуры: минимальное расстояние для качественного уплотнения( ), максимальное( -для изгибаемых и - для внецентренно сжатых) – из условия эффективности работы бетонного сечения усиленного арматурой.

Для поперечной арматуры:для плит ( ) при она не ставиться ,а при для плит ( ) - шаг стержней и .

Для балок ( ) при она не ставиться, а при ( ) при - шаг стержней и

Анкеровка арматуры: в случаи обрыва – не менее 0.5h; ; . На свободной опоре: (если ), (если и до опоры доводиться 30% рабочей арматуры), 10 (тоже, если 75% рабочей арматуры доводится до опоры).

54. Формирование внутреннего напряженного состояния железобетонного элемента с диагональными трещинами – форма 4 разрушения.

Разрушение по наклонному сечению, обусловленное разрушением при сжатии бетона полосы, заключенной между диагональными трещинами. Разрушение по наклонной сжатой полосе форма IV наблюдается при большом коэффициенте поперечного армирования и тонкой стенке.

При расчете элементов по прочности наклонных сечений, продольных и поперечных сил:

а- общая деформационная модель для наклонных сечений с диагональными трещинами общий метод, включающая уравнения равновесия и условия совместности относительных деформаций для железобетонного элемента в условиях плоского напряженно-деформированного состояния; трансформированные диаграммы деформирования бетона для железобетонного элемента с диагональными трещинами; диаграммы деформирования арматуры; зависимости, связывающие касательные напряжения и перемещения в сечении, проходящем вдоль диагональной наклонной трещины;

б- стержневые модели, включающие сжатые и растянутые пояса, соединенные между собой сжатыми и растянутыми подкосами модель ферменной аналогии, использующие уравнения равновесия внешних и внутренних сил в расчетном наклонном сечении

в- модели наклонных сечений, включающие уравнения равновесия внешних и внутренних сил в расчетном наклонном сечении.

55.Расчет прочности наклонных сечений железобетонных элементов без поперечной арматуры и обеспечение конструктивных требований по их армированию.

Проверяется условие:

но

учитывает размер (h)

количество принимать по сечению согласно рис. - при наличии горизонтальныхсил( и т.д.)

64. Расчет прочности внецентренно сжатых элементов со случайным эксцентриситетом.

Условияравновесиязапишутся:

Порядокрасчетапринятследующим:

Определим значения деформаций ( ) растянутой арматуры

Проверяемусловие

60.Сжатые железобетонные конструкции . Виды, конструктивные требования предъявляемые к армированию.

Различают два вида: центрально-сжатые, внецен-тренно сжатые.К центр-сжатым условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм, загруженных по узлам восхо-дящие раскосы и стойки решетки ферм, а также некоторые другие конструктивные элементы., но обычно центральное сжатие в чистом виде не наблю-дается. Форма сечения чаще всего квадратная или прямоугольная, реже круглая, многогранная, двутав-ровая.Внецентренного сжатия: колонны одноэ-тажных производственных зданий, загруженные давлением от кранов, верхние пояса безрас-косных ферм, стены прямоугольных в плане подземных резе-рвуаров, воспринимающие боковое давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покрытия. В них действуют сжимающие силы N и изгибающие моменты М.

Сжатые элементы армируют преимущественно стер-жневой ненапрягаемой арматурой в виде сварных или вязаных каркасов.  Диаметры продольных стерж-ней назначают, как правило, не более 40мм, а мини-мальный  диаметр для сборных конструкций прини-мается не менее 16 мм,  для монолитных -  не менее 12 мм.

66. Конструктивные особенности растянутых элементов и их армирование.

В условиях центрального растяжения находятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раскосы ферм, стенки круглых в плане резервуаров для жидкостей и др. Центрально-растянутые эл-ты прим-т, как прав, предварит напряженн, что >сопр-ие образ-ю трещин в бет.

Растянутая предварит.напрягаемая арм (стержни, проволочные пучки, арм канаты) в линейных элементах (затяжки арок, нижние пояса ферм) не д. им стыков. В поперечн сеч-и эл-та предварительно напрягаемуюарм размещают симметрично (см рис: 1 - напрягаем арм, 2 - ненапрягарм, 3 - каналы для напряг арм, 4 - поперечнарм), чтобы при передаче обжимающего усилия избежать внецентренного обжатия эл-та. Стержневрабочарм, применяем без предварит напряж-я, (2) соед-ся по длине сваркой.

В условиях внецентренн растяжения нах-ся стенки резервуаров, испытывающвнутренн давление от содержимого, нижние пояса безраскосных ферм и др эл-ты; они одновременно растяг-сяпродольн силой N и изгибаются мом М,что равноценно внецентренному растяжению усилием N с e=M/Nотн-о прод. оси эл-та.

Внецентренно растянутые элементы армируют прод. и поперечн. стержнями аналогично армированию изг-х эл-в, но если прод. растягивающ сила N прилож м/у 2мя равнодействующими усилий в сж и растарм - то армируют подобно армир-ю центр.-растянут-х эл-в.

С одержание продармд.б. μ≥0,05%