Тема 3.7 Расчет железобетонных элементов по второй группе предельных состояний
К расчетам по второй группе предельных состояний относятся расчеты по образованию, раскрытию и закрытию трещин, а также расчет по деформациям.
Трещины в ж/б элементах могут появиться от нагрузки, изменении температуры или усадки бетона.
Трещины снижают жесткость элемента, нарушают его целостность, ухудшая эксплуатационные качества и понижая долговечность конструкций.
По образованию и раскрытию трещин рассчитывают элементы, в которых по условиям эксплуатации образование трещин не допускается и их раскрытие ограничено.
Под трещиностойкостью ж/б конструкций принято понимать их сопротивление образованию трещин в стадии или сопротивление раскрытию трещин в стадии 2 напряженно деформированного состояния.
По трещиностойкости жбк делятся на 3 категории:
1. Не допускается образование трещин.
2. Допускается
ограниченное по ширине непродолжительное
раскрытие трещин
при условии обеспечения их последующего
закрытия.
3. Допускается
ограниченное по ширине непродолжительное
и продолжительное
раскрытие трещин.
Под непродолжительным раскрытием трещин понимают их раскрытие при совместном действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, а под продолжительным – только постоянных и длительных нагрузок.
В таблицах 1 и 2 СНиП 2.03.01-84* указываются категории требований к трещиностойкости различных жбк в зависимости от условий их работы, вида и класса арматуры.
Предельно допустимая
ширина раскрытия трещин
=0,1…0,4мм.
Нагрузки, учитываемые при расчете трещиностойкости, указываются в таблице 3 СНиП.
Ж/б элементы рассчитывают на образование трещин нормальных и наклонных к оси элемента.
Расчеты по образованию трещин производят в зависимости от категории требований к трещиностойкости элементов в следующих случаях:
1. Для первой категории (при >1) с целью предотвращения образования трещин.
2. Для второй категории (при >1) – для выяснения необходимости проверки по непродолжительному раскрытию трещин и по их закрытию.
3. Для третьей категории (при =1) – расчет производится для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин.
Расчет по образованию трещин необходим также для выяснения случая расчета по деформациям.
При расчете по
образованию трещин используется
расчетное сопротивление
определяемое по таблице 12 СНиП.
Расчет изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов по образованию трещин производится из соблюдения следующего условия:
(114)
где - момент внешних сил;
- момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин.
Расчет по деформациям
Расчет по деформациям необходим для элементов, деформации которых по условиям эксплуатации ограничены.
Расчет по деформациям для изгибаемых элементов сводится к определению прогибов и сравнению их с предельно допустимыми значениями.
Предельно допустимые значения устанавливаются с учетом следующих требований:
1. Технологических (нормальная эксплуатация).
2. Конструктивных (деформация одного элемента влияет на другой элемент).
3. Эстетические (внешнее восприятие).
Значение предельно допустимых деформаций указаны в таблице 4 СНиП. При расчете по деформациям все нагрузки принимают с =1, т.е. равным нормативным значениям.
Если прогибы ограничены технологическими или конструктивными требованиями, то в расчет вводятся постоянные, длительные и кратковременные нагрузки.
Если прогибы ограничены эстетическими требованиями, то в расчет вводят постоянные и длительные нагрузки.
Прогиб элемента зависит от наличия трещин в растянутой зоне (изгибаемый элемент без предварительного напряжения работает с трещинами в растянутой зоне).
Прогибы определяют
по формулам строительной механики, в
которых учитывается кривизна элемента
.
Например, для однопролетной балки загруженной равномерно распределенной нагрузкой:
(115)
Расчетные формулы даны в п.4.24 СНиП:
(116)
где
- кривизна от действия различных нагрузок
и усилий.
Для несвязанных с соседними элементами конструкций (например, лестничные марши и площадки) должна производится дополнительная проверка по зыбкости - добавочного прогиба от кратковременно действующей сосредоточенной нагрузки 1000Н (100кг) при наиболее невыгодной схеме её приложения. При этом прогиб должен составить не более 0,7мм.