3.4.5 Предельные состояния второй группы.(трещиностойкость)

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.

Считается, что трещины, наклонные к продольной оси элемента, не появляются, если

главные растягивающие напряжения в бетоне не превосходят расчетных значений.

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

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 γf=1

f≤fu.

Предельные прогибы 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.

3.4.7 Граничная высота сжатой зоны

В сечениях, нормальных к продольной оси элементов,— изгибаемых, внецентренно сжатых, внецентренно растянутых при двузначной эпюре напряжений характерно одно и то же напряженно-деформированное состояние. В расчетах прочности усилия, воспринимаемые сечением, нормальным к продольной оси элемента, определяют по расчетным сопротивлениям материалов с учетом коэффициентов условий работы. При этом принимают следующие исходные положения: бетон растянутой зоны не работает — сопротивление Rbt равно нулю; бетон сжатой зоны испытывает расчетное сопротивление Rb — эпюра напряжений прямоугольная; продольная растянутая арматура испытывает напряжения, не превышающие расчетное сопротивление; продольная арматура в сжатой зоне сечения испытывает напряжение osc. В общем случае условие прочности при любом из перечисленных внешних воздействий формулируется в виде требования о том, чтобы момент внешних снл не превосходил момента внутренних усилий.

Для расчета прочности внецентренно сжатых элементов в нормах приводится другая упрощенная зависимость по определению граничной высоты сжатой зоны.

Таким образом, в общем случае расчет прочности сечения, нормального к продольной оси, производится в зависимости от значения относительной высоты сжатой зоны.

Напряжения высокопрочной арматуры as в предельном состоянии могут превышать условный предел текучести.

4.1 Конструктивные особенности.

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. Из плит и балок образуют многие железобетонные

конструкции, чаще других - плоские перекрытия и покрытия, сборные и монолитные, а также

сборно-монолитные. Плиты в монолитных конструкциях делают толщиной 50-100 мм, в

сборных - меньшей толщины.

Плиты и балки могут быть однопролетными и многопролетными.

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.

Стержни рабочей арматуры принимают диаметром 3 - 10мм, располагают их на

расстоянии ( с шагом) 100 - 200 мм одна 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 деформациий конструкций, распределения местного воздейтвия

сосредоточенных нагрузок на большую площадь. Общее сечение поперечных стержней

принимают не менее 10% сечения рабочей арматуры, размещенной в месте наибольшего

изгибающего момента. Располагают их с шагом 250 - 300мм, но не реже, чем через 350мм.

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 состоавляет 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 600 мм, и кратной 100 мм - при больших размерах, из которых предпочтительнее значения, кратные 100 мм до высоты 800 мм, затем 1000, 1200 и далее кратно 300мм.

Ширину прямоугольных поперечных сечений b принимают в пределах 0.3 - 0.5 h, а

именно 100, 120, 150, 200, 220, 250 мм и далее, кратно 50 мм. Предпочтительнее принимать 150, 200 и далее кратно 100 мм.

Наиболее рациональная форма поперечного сечения изгибаемых предварительно

напряженных элементов - двутавровая, а при толстой стенке - тавровая. Сжатая полка сеченияразвивается для восприятия сжимающей равнодействующей внутренней пары сил

изгибающего момента, возникающего в элементе под нагрузкой, а уширение растянутой зоны -по условию размещения в ней арматуры, а также по условию обеспечения прочности этой части сечения при обжатии элемента.

При больших значениях ширины свесов удаленные от ребра участки свесов напряжены

меньше, чем приближенные к ребру. Поэтому в расчетах ограничивают ширину свесов b’

таврового сечения, учитываемую в расчете, заменяя ее на эквивалентную ширину свесов

полки b’f1 и полагая, что по всей площади сжатой зоны бетона действуют равные напряжения

Rb. Она принимается равной:

1. В каждую сторону от ребра не более половины расстояния в свету между ребрами c.

2. Не более 1/6 пролета рассчитываемого элемента.

3. В элементах с полкой толщиной h’f<0.1 без поперечных ребер или с ребрами при расстоянии

между ними более размера между продольными ребрами, вводимая в расчет ширина

каждого свеса b’f1 не должна превышать h’f.

4. Для отдельных балок таврового профиля (при консольных свесах полок) вводимая в расчет

ширина свеса b’f1 должна составлять:

при h’f≥0,1h не более 6h’f

0,05h≤ h’f<0,1h не более 3h’f

h’f<0,05h свесы полки в расчете не учитывают.