Усадка и набухание бетона. Факторы, влияющие на величину усадки. Пути снижения усадочных деформаций.

Сущность железобетона. Особенности железобетона как строительного материала, его достоинства и недостатки. Структура и прочность бетона. Факторы, влияющие на прочность бетона. Проектные классы бетонов по прочности на сжатие и растяжение.

 

Сущность ж-б состоит в том, что он представляет рацион. сочетание этих двух материалов - бетона и стали, которые работают совместно вплоть до разрушения.

Ж-б - это комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, деформирующихся совместно вплоть до разрушения конструкции.

Бетон - это искусственный камень, который, как и любой каменный материал, имеет достаточно высокое сопротивление сжатию, а сопротивление растяжению у него в 10¸ 20 раз меньше.

Стальная арматура имеет достаточно высокое сопротивление как при сжатии, так и при растяжении.

 

 

К достоинствам (положительным свойствам) ж-б относят:

1. Долговечность - при правильной эксплуатации ж-б конструкции могут служить неопределенно долгое время без снижения несущей способности.

2. Хорошая сопротивляемость статич. и динам. нагрузкам.

3. Огнестойкость.

4. Малые эксплуатац. расходы.

5. Дешевизна и хорошие эксплуатац. к-ва.

К основным недостаткам ж-б относятся:

1. Значительный собств. вес. Этот недостаток в некоторой степени устраняется при использовании легких заполнителей, а также при применении прогрессивных пустотных и тонкостенных конструкций (то есть за счет выбора рацион. формы сечений и очертания констр.).

2. Низкая трещиностойкость ж-б. Указанный недостаток может быть снижен с применением преднапряженного ж-б, которое служит радикальным средством повышения его трещиностойкости.

3. Повышенная звуко- и теплопроводность бетона в отдельных случаях требуют доп. затрат на тепло- или звукоизоляцию зданий.

4. Невозможность простого контроля по проверке армирования изготовл. элемента.

5. Трудности усиления сущ. ж-б констр. при реконст. зданий, когда увеличиваются нагрузки на них.

Структуру бетона следует классифицировать по содержанию цем. камня и его размещ. в бетоне.

целесообразно классифицировать структуру бетона с учётом её плотности: Плотная; С пористым заполнителем;

Ячеистая; Зернистая.

Прочность бетона определяется в лабораторных условиях при помощи специальных приборов на отобранных пробах и контрольных образцах. Все испытания регламентируются строительными ГОСТами, принятыми для определенного вида бетона.

Прочность бетона также можно определить непосредственно в процессе строительства на строительной площадке. Подобные испытания проводятся для контроля качества возведенных элементов сооружения.

Существует несколько методов определения прочности бетона. В зависимости от характера воздействия различают следующие способы:

-разрушающие

-неразрушающие.

Выделяют следующие основные факторы, влияющие на прочность бетона:

-активность цемента; -процентное содержание цемента; -соотношение цемента и воды в растворе; -технические характеристики и качество наполнителей; -качество смешивания составляющих бетонной смеси; -степень уплотнения; -время, затраченное на застывание раствора; -внешние условия (температура воздуха и влажность среды); -применение повторного вибрирования.

Классы бетона.

Так как прочности нескольких образцов одной и той же марки бетона могут отличаться друг от друга в большую или меньшую сторону, а так же каждой из этих марок принадлежит некий диапазон марок бетона по другим его характеристикам, например по морозостойкости, существует 15 разновидностей классов бетона, которые учитывают все его характеристики. И поэтому при строительстве любого сооружения, необходимо лишь указать соответствующий класс бетона, который подойдёт для той или иной конструкции.

Таблица соответствия классов, марок и средней прочности образцов бетона:

 

2. Диаграмма " σ b —ε b" бетона при кратковременном и длительном нагружении. Начальный модуль упругости бетона Еb, начальный модуль деформаций бетона Еb, τ. Предельные деформации бетона.

Деформации бетона под нагрузкой. Различают силовые деформации при однократном кратковременном, длительном, а также многократно-повторном нагружениях.

 

 

 

Рисунок 1.3 – Диаграммы деформирования бетона: а) – при ступенчатом нагружении; б) – кривая полных деформаций; в) – при длительном нагружении; I – полные деформации; II – при мгновенном нагружении

1. Деформации при однократном кратковременном нагружении. Наиб. практич. значение имеют деформации при осевом сжатии. Если бетонную призму нагружать по этапам, замеряя деформации дважды: сразу после прилож. нагрузки и через некоторое время после выдержки под нагрузкой, то на диаграмме « » получают ступенчатую линию (рис. 1.3, а). Полные деформации будут складываться из упругих _е, возникающих непосредственно после прилож. нагрузки, и пластических _Р1, развивающихся во времени. Кривая полных деформации показана на рис. 1.3, б. Из диаграммы видно, что при небольших напряжениях ( ) бетон можно рассматривать как упругий материал (участок 0—/). При возникают неупругие деформации, вызванные уплотнением геля (участок /— 2). После образования микротрещин R_{b, crc} рост пластических деформаций становится более интенсивным (участок 2—3). При дальнейшем увеличении нагрузки микротрещины объединяются и образец разрушается — точка 4 соответствует предельному сопротивлению образца R_b и деформациям _{ь, си}. Если по мере падения сопротивления бетона удается в той же мере снижать нагрузку, то может быть получен нисходящий участок диаграммы (4—5). Знать, как работает бетон на этом участке, важно для ряда конструкций и видов нагружения.

При разгрузке с некоторого уровня напряжений, соответствующего восходящей ветви, до нуля в образце будут иметь место остаточные деформации, которые со временем несколько уменьшаются (примерно на 10%). Это явление называется упругим последействием _ер. Характер диаграммы « » бетона при растяжении аналогичен рассмотренному (рис. 1.3, б).

Связь между напряжениями и деформациями при небольших напряжениях ( ) устанавливается законом Гуна = ь/Е_b, где Е_b — начальный модуль упругости, Е_b = tg = _b/ ь (см. рис. 1.3, б). Модуль упругости зависит от марки бетона (см. табл. 2.1). При _b > 0, 2 R_b (зависимость « » нелинейная, модуль в каждой точке диаграммы — переменный, Е_b =d /d = tg и определение полных деформаций является затруднительным.

Для практических расчетов было предложено выражать напряжения через полные деформации бетона с помощью упругопластического модуля деформаций Е_{b, pl} = tg (см. рис. 1.3, б).

Выразив одно и то же напряжение в бетоне через упругие и полные деформации, получают

откуда (1.5)

где — коэффициент, характеризующий упруго-пластическое состояние сжатого бетона; он изменяется от 1 (при упругой работе) до 0, 45 при кратковременном нагружении; при длительном действии нагрузки = 0, 1...0, 15.

При растяжении (1.6)

где _t— коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бетона при растяжении, _t = 0, 5. Модуль сдвига бетона:

(1.7)

где — коэффициент поперечных деформаций, для всех видов бетонов = 0, 2, при этом G_b =0, 4Е_b.

2. Деформации при длительном действии нагрузки. При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются. Наибольшая интенсивность нарастания неупругих деформаций наблюдается в первые 3...4 мес.

Ползучестью называют свойство бетона увеличивать неупругие деформации при длительном действии постоянной нагрузки. Различают ползучесть линейную и нелинейную. Линейная ползучесть имеет место при b< 0, 5 R_b и обусловлена главным образом уплотнением геля. При этом происходит перераспределение под нагрузкой напряжений с гелевой структуры на цементный камень и заполнители. Увеличение деформаций ползучести примерно пропорц. увеличению напряжений. При b > 0, 5 R_b в бетоне возникают микротрещины, линейная зависимость нарушается, наступает нелинейная ползучесть,

Ползучесть бетона затухает во времени, так как вследствие перераспред. усилий напряжения в геле снижаются, а упругость кристаллического сростка возрастает.

Опыты показывают, что независимо от того, с какой скоростью v достигнуто напряжение b, конечные деформ. ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковыми (рис. 1.3, в).

Дефор. ползучести увелич. с уменьш. влажности среды, увеличением В/Ц и количества цемента. Бетон, нагруж. в более раннем возрасте, обладает большей ползучестью. С повышением прочности бетона и прочности заполнителя ползучесть уменьшается. У малых образцов при прочих равных условиях ползучесть проявляется сильнее, чем у больших.

Для аналитич. описания явления ползучести предложены различ. теории. Однако полученные на их основе матем. зависимости сложны для использования в практич. расчетах и в большинстве своем справедливы лишь для определ. условий. Поэтому на практике применяют упрощ., линейные зав-ти, связывающие напряжения в бетоне с деформ. ползучести. Правомерность такого подхода подтверждается и тем обстоятельством, что при эксплуатац. нагрузках в большинстве конструкций напряжения в сжатом бетоне b < 0, 5 R_b, т.е. имеет место линейная ползучесть.

Для колич. определения деформаций ползучести при сжатии обычно вводят понятия меры и хар-ки ползучести.

Мера ползучести С_t представляет собой относит. деформацию ползучести в момент времени t, соответств. приращению напряжения 0, 1 МПа. При напряжениях в бетоне b

• Характеристика ползучести равна отношению деформаций ползучести в момент времени t к мгновенной деформации

Предельные значения С_t и будут при t= •( С_{t =} =С; = ). Между мерой и характеристикой ползучести существует связь

откуда. Значения для обычных тяжелых бетонов изменяются в пределах 1...4.

Предельные деформации бетона перед разрушением

Это предельная сжимаемость и предельная растяжи­мость которые зависят от прочности бетона, его класса, состава, длительности приложения нагрузки (см. рис. 1.10). С увеличением класса бетона предельные де­формации уменьшаются, но с ростом длительности при­ложения нагрузки они увеличиваются. В опытах при осе­вом сжатии призм наблюдается предельная сжимаемость бетона , в среднем ее принимают рав­ной . В сжатой зоне изгибаемых элементов наблюдается большая, чем у сжатых призм, предельная сжимаемость, зависящая от формы поперечного сечения и относительной высоты сжатой зоны: . При уменьшении ширины поперечного сечения книзу и в тавровых сечениях уменьшается, а при уменьше­нии относительной высоты сжатой зоны — увеличивается. Она зависит также от насыщения сечения продольной арматурой.

Если при достижении значения бетонную призму последовательно разгружать, на диаграмме появ­ляется нисходящий участок кривой, а предельная сжи­маемость достигает значения (см. рис. 1.10).

Предельная растяжимость бетона в 10…20 раз мень­ше предельной сжимаемости, в среднем . Для бетонов на пористых заполнителях это значение не­сколько больше. Предельная растяжимость бетона су­щественно влияет на сопротивление образованию трещин в растянутых зонах железобетонных конструкций.

 

 

СВАРКА МНОГОСЛОЙНЫМИ ШВАМИ

При наличии высококвалифицированных сварщиков или при небольших объемах работы часто используется для стыковки арматуры сварка многослойными швами без применения формующих элементов. Данный способ больше всего подходит для соединения арматуры, расположенной в вертикальном виде. Углы скосов, их направление, притупление и размеры, формы разделки, зазоры между стержнями являются стандартными.

Сварка арматуры многослойными швами выполняется при помощи одиночного электрода. Сварочный шов сначала накладывается с одной стороны разделки, а потом на всю ширину – с другой. Во время заплавления разделки необходимо периодически очищать от шлака наплавленный металл.

Режим для данного вида сварки устанавливается тот, который указан в паспортных данных электродов. В этом случае они обычно применяются с фтористокальциевым покрытием.

Условия прочности изгибаемых элементов с одиночным армированием по нормальному сечению. Расчет прочности изгибаемых элементов таврового сечения, работающих по 1-му случаю (сжатая зона бетона находится в пределах полки). Расчет прочности изгибаемых элементов таврового сечения, работающих по 2-му случаю (нейтральная ось пересекает ребро).

Изгибу подвергаются железобетонные плиты и балки, которые могут быть как самостоятельными конструкциями, так и входить в состав сложных конструкций и сооружений. При одиночном армировании рабочая арматура расположена только в растянутой зоне.

Расчет по прочности нормальных сечений к продольной оси элементов прямоугольного сечения сводится к решению следую­щих задач:

1. подбор такого поперечного сечения, которое соответствует тре­буемой прочности, т.е. определение требуемой площади сече­ния растянутой арматуры при заданных внешних усилиях, клас­сах бетона и стали, предварительно назначенных размерах се­чения элемента;

2. определение требуемой площади сечения растянутой арматуры и недостающего размера сечения элемента при заданных вне­шних усилиях, классах бетона и арматуры, предварительно на­значенных проценте армирования сечения и одном из размеров поперечного сечения элемента;

3. проверка прочности заданного сечения элемента, заключающа­яся в сопоставлении заданного внешнего изгибающего момен­та с внутренним, соответствующим предельному состоянию рас­сматриваемого сечения элемента.

Изгибаемый элемент прямоугольного поперечного сечения с одиночной арматурой в момент, когда в растя­нутой и сжатой зонах сечения, проходящего через трещину, одно­временно наступает предельное состояние:

Чтобы составить условие прочности нормального сечения, от­делим часть балки и покажем внутренние усилия, обеспечивающие равновесие этой части балки.

В сжатой зоне бетона R_bA_b = R_bbx

а в растянутой зоне R_sA_s = R_s1A_s1 + R_s2A_s2 +...+R_snA_sn

Плечо этих сил Z_b = h₀- 0, 5х.

В расчетном предельном состоянии при разрушении элемента по случаю 1, составляются 2 условия прочности: относительно цен­тра тяжести растянутой арматуры M ≤ M_b = R_bbx(h_o-0, 5x)

или относительно центра тяжести сжатой зоны бетона M ≤ M_s = R_sA_s(h_o-0, 5x)

Из этих уравнений очевидно, что М_b=M_s т. е. предельные внут­ренние усилия в обеих зонах сечения одинаковы:

R_bbx = R_sA_s

Условие выше справедливо только при ξ = х / h₀ ≤ ξ _R , где ξ _R — граничное значение относительной высоты сжатой зоны, вычисля­ется по формуле

В зависимости w = α - 0, 008R_b — характеристика сжатой зоны бетона.

Коэффициент: α = 0, 85 — для тяжелого бетона; α = 0, 8 — для легкого и поризованного бетона; α = 0, 75-0, 8 — для мелкозернистого.

Напряжения в арматуре σ _sr принимаются в зависимости от класса арматуры.

При решении задачи 1-го типа из уравнения выше определяют высоту сжатой зоны

Подставляя полученное значение «x» в формулу выше, вычис­ляют площадь A_s (сечения арматуры растянутой зоны)

По полученной величине A_s по сортаменту подбирают количе­ство стержней, их диаметр и размещают арматуру в растянутой зоне сечения.

Расчет железобетонной балки таврового сечения от расчета балки прямоугольного сечения отличается тем, что следует учитывать высоту сжатой зоны поперечного сечения. Так как геометрические размеры тавровых сечений бывают разными, то сжатая зона бетона может быть или только в полке тавра или и в полке и частично в ребре.

1. а) Если нейтральная плоскость (граница между сжимаемой и растягиваемой зонами сечения) проходит в полке (рисунок 326.1.а), то расчет производится, как для балки прямоугольного сечения с шириной b'_f.

Рисунок 326.1

1. б) Если нейтральная плоскость проходит в ребре балки (рисунок 326.1.б), то расчет выполняется, исходя из следующего условия:

M < R_bbу (h₀ - 0, 5у) + R_bh'_f(b'_f - b)(h₀ - 0.5h'_f) (326.2)

где (b'_f - b)h'_f = A_ov - площадь сечения свесов полки.

При этом высота сжатой зоны у определяется, исходя из следующих формул:

R_sA_s = R_bby + R_bh'_f(b'_f - b) (326.3.1)

y = (R_sA_s - R_bA_ov)/R_bb (326.3.2)

при этом высота сжатой зоны принимается у ≤ ξ _Rh_o.

При определении сечения арматуры сначала определяется коэффициент a_m:

(326.4.1)

при а_m < a_R арматура в сжатой зоне не требуется, значение а_R определяется по таблице.

При отсутствии арматуры в сжатой зоне сечение арматуры определяется по следующей формуле:

(326.4.2)

 

16. Причина образования наклонных трещин в изгибаемых железобетонных элементах. Формы разрушения элементов, связанные с наклонными трещинами. Расчет прочности железобетонных элементов по наклонным сечениям на действие поперечной силы Q. Минимальное поперечное армирование (qsw, min). Максимальный шаг хомутов (sw, max). Конструктивные требования к шагу хомутов.

Наклонные трещины, особенно в зоне заанкеривания рабочей продольной арматуры, считаются наиболее опасными, так как могут привести к внезапному обрушению балки. Причинами образования и раскрытия наклонных трещин часто служат низкий класс бетона, большой шаг поперечной арматуры, низкое качество сварки поперечных и продольных стержней.

Разрушение изгибаемых железобетонных элементов по наклонному сечению происходит вследствие одновременного действия изгибающего момента и поперечной силы. С увеличением внешней нагрузки на конструкцию развиваются внутренние усилия в арматуре, пересекаемой наклонной трещиной, а также усилия в бетоне сжатой зоны. В реальных конструкциях в приопорной зоне, в большинстве случаев, напряжения в поперечной арматуре достигают предельных значений раньше, чем в продольной арматуре и сжатой зоне бетона. С дальнейшим увеличением нагрузки на конструкцию напряжения достигают предельных значений или в продольной арматуре, или в бетоне над наклонной трещиной.В зависимости от этого различают два случая разрушения элемента по наклонному сечению.

Случай 1 - реализуется при слабой продольной арматуре или недостаточной ее анкеровки на опоре. При некоторой нагрузке напряжения в продольной арматуре, а также в поперечной арматуре и отгибах, пересекаемых наклонной трещиной, достигают предела текучести. Происходит взаимный поворот двух частей конструкции относительно центра тяжести сжатой зоны бетона (обозначено буквой «О», рис.11.1, а), и в следующий момент разрушается бетон сжатой зоны над критической наклонной трещиной.

Случай 2 - реализуется при наличии в конструкции достаточно мощной продольной растянутой арматуры, для которой выполнены требования норм по анкеровке. Наличие такой арматуры препятствует повороту частей балки, разделённой наклонной трещиной. В этом случае, при предельной величине нагрузки на конструкцию происходит раздавливание бетона сжатой зоны над критической наклонной трещиной раньше, чем напряжения в продольной арматуре достигнут предельной величины. Происходит сдвиг двух блоков балки, разделённых наклонной трещиной относительно друг друга (рис.11.1, б).

При этом напряжения в поперечной арматуре, хомутах и отгибах, пересечённых критической наклонной трещиной, достигнут предела текучести.

Разрушение конструкции по случаю 1 имеет место, когда не обеспечена прочность наклонного сечения по изгибающему моменту, а случай 2 реализуется при действии поперечной силы.

Расчет по прочности железобетонных элементов при действии поперечных сил производят на основе модели наклонных сечений. При расчете по модели наклонных сечений должны быть обеспечены прочность элемента по полосе между наклонными сечениями и по наклонному сечению на действие поперечных сил, а также прочность по наклонному сечению на действие момента. Прочность по наклонной полосе характеризуется максимальным значением поперечной силы, которое может быть воспринято наклонной полосой, находящейся под воздействием сжимающих усилий вдоль полосы и растягивающих усилий от поперечной арматуры, пересекающей наклонную полосу. При этом прочность бетона определяют по сопротивлению бетона осевому сжатию с учетом влияния сложного напряженного состояния в наклонной полосе. Расчет по наклонному сечению на действие поперечных сил производят на основе уравнения равновесия внешних и внутренних поперечных сил, действующих в наклонном сечении с длиной проекции с на продольную ось элемента. Внутренние поперечные силы включают поперечную силу, воспринимаемую бетоном в наклонном, сечении, и поперечную силу, воспринимаемую пересекающей наклонное сечение поперечной арматурой. При этом поперечные силы, воспринимаемые бетоном и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям бетона и поперечной арматуры растяжению с учетом длины проекции с наклонного сечения. Расчет по наклонному сечению на действие момента производят на основе уравнения равновесия моментов от внешних и внутренних сил, действующих в наклонном сечении с длиной проекции с на продольную ось элемента. Моменты от внутренних сил включают момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение продольной растянутой арматурой, и момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение поперечной арматурой. При этом моменты, воспринимаемые продольной и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям продольной и поперечной арматуры растяжению с учетом длины проекции с наклонного сечения. Расчет изгибаемых железобетонных элементов по бетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия

Q £ j_b1R_b bh₀; (6.65)

 где Q - поперечная сила в нормальном сечении элемента; j_b1 - коэффициент, принимаемый равным 0, 3.

Расчет изгибаемых элементов по наклонному сечению производят из условия

Q≤ Q_b+Q_sw

 где Q - поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции с на продольную ось элемента, определяемая от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; при этом учитывают наиболее опасное загружение в пределах наклонного сечения; Q_b - поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении; Q_sw - поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении. Поперечную силу Q_b определяют по формуле

но принимают не более 2.5 R_btbh₀ и не менее 0.5 R_btbh₀;

j_b2 - коэффициент, принимаемый равным 1, 5.

Усилие Q_sw для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента, определяют по формуле

Q_sw=j_swq_swc

 где j_sw - коэффициент, принимаемый равным 0, 75;

q_sw - усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента

Расчет производят для ряда расположенных по длине элемента наклонных сечений при наиболее опасной длине проекции наклонного сечения с. При этом длину с в формуле принимают не более 2, 0h₀.

Допускается производить расчет наклонных сечений, не рассматривая наклонные сечения при определении поперечной силы от внешней нагрузки, из условия

Q₁ £ Q_b1 + Q_{sw, 1}, (6.70) где Q₁ - поперечная сила в нормальном сечении от внешней нагрузки;

Q_b1 = 0.5 R_bibh₀;

Q_{sw, 1} = q_swh₀. При расположении нормального сечения, в котором учитывают поперечную силу _Q1 вблизи опоры на расстоянии а менее 2, 5h₀ расчет из условия (6.70) производят, умножая значения Q_b1, на коэффициент, равный 2.5/ (a /h₀); но принимают значение Q_b1 не более 2, 5 R_bibh₀.

При расположении нормального сечения, в котором учитывают поперечную силу Q₁, на расстояний a менее h₀ расчет из условия (6.70) производят, умножая значение Q_{sw, 1} на коэффициент, равный a/h₀. Поперечную арматуру учитывают в расчете, если соблюдается условие q_sw ³ 0.25R_btb.

Можно учитывать поперечную арматуру и при невыполнении этого условия, если в условии принимать

Q_b = 4j_b2h₀²q_sw/c

 Шаг поперечной арматуры, учитываемой в расчете, S_w/h₀ должен быть не больше значения,

 При отсутствии поперечной арматуры или нарушении указанных выше требований расчет производят из условий, принимая усилия Q_sw или Q_sw, 1, равными нулю.

 

 

Конструктивные особенности сжатых элементов. Два случая разрушения внецентренносжатых железобетонных элементов по нормальным сечениям. Условие прочности сжатых элементов для случаев 1 и 2 внецентренного сжатия, граница между этими случаями (еR). Условная критическая сила Ncr, жёсткость и расчётная длина сжатого элемента.

Поперечное сечение сжатых элементов, как правило, принимают: при малых эксцентриситетах – квадратное, круглое, кольцевое, при больших – прямоугольное, двутавровое. Элементы прямоугольного и квадратного сечений просты в изготовлении, но более материалоемки. Размеры поперечного сечения определяют расчётом и в целях унификации принимают кратными 50 и 100мм. Чтобы обеспечить качественное бетонирование, сборные и монолитные колонны сечением менее 250х250 мм применять не рекомендуется.

Для колонн обычно принимают бетон классов В15…30. В зависимости от особенностей армирования сжатые элементы различают: 1) по виду продольного армирования: с гибкой продольной арматурой и хомутами (рис. а); с жесткой (несущей) продольной арматурой (хомутами) (рис. б); 2) по виду поперечного армирования: с обычным поперечным армированием (рис. а); с косвенной арматурой, учитываемой в расчете (рис. в, г).

Расположение продольной арматуры может быть симметричным ( А_S = А´ _S) относительно центра тяжести сечения и несимметричными ( А_S  А´ _S). Симметричное армирование применяют в элементах с малым эксцентриситетом и при действии моментов двух знаков, близких по величине. Насыщение поперечного сечения сжатых элементов продольной арматурой оценивают коэффициентом (процентом) армирования μ (μ %). При этом принимают в элементах со случайным эксцентриситетом по экономическим соображениям принимают 1..2%. Минимальный устанавливают в зависимости от гибкости элемента. Он обеспечивает восприятие не учитываемых расчетом воздействий (температурных, усадочных и др.) Максимальное рекомендованное значение μ % = 3%, больший процент допускается при соответствующем обосновании.

 

Внецентренное сжатие.

На основании многочисленных экспериментов установлено, что величина разрушающего усилия зависит от величины эксцентриситета e₀.

При действии продольной силы с малым эксцентриситетом или при сильной растянутой арматуре сечение элемента может оказаться полностью сжатым или иметь незначительную растянутую зону. Соответственно арматура А’_s сжата, а арматура А_s, расположенная у грани, более удаленной от продольной силы, может быть и сжатой, и растянутой. Разрушение элемента в этом случае начинается со стороны сжатой зоны, что отвечает условию σ > σ _R.

 

Вначале появляются трещины в растянутом бетоне, которые по мере увеличения напряжений в арматуре раскрываются все шире; нейтральная ось перемещается ближе к сжатой грани. Когда в растянутой арматуре достигается предел текучести, начинается разрушение элемента, вызванное достижением предельных сопротивлений в сжатом бетоне и сжатой арматуре. Такой вид разрушения внецентренно сжатых элементов наблюдается при относительной высоте сжатой зоны.

 

Различают два основных случая разрушения внецентренно сжатых элементов:

1. Первый случай (случай больших эксцентриситетов), когда напряженное состояние приближается к изгибу и определяется в предельном состоянии достижением расчетного сопротивления в растянутой арматуре и сжатом бетоне.

2. Второй случай (случай малых эксцентриситетов), когда напряженное состояние приближается к центральному сжатию и определяется в предельном состоянии достижением расчетного сопротивления в сжатом бетоне.

Границей между этими двумя случаями является граница переармирования или условие прочности сжатой зоны для изгибаемых элементов.

 

η = 1 / (1 - N / N_cr) – формула расчета коэффициента на изгиб

где N_cr – условная критическая сила, определяемая по формуле

Определение гибкости сжатого элемента связано с установлением его расчетной длины l₀, которая в свою очередь зависит от фактической длины колонны (стойки) l_col и условий ее закрепления в верхних и нижних узлах. Теоретически для этой цели могут быть использованы уравнения строительной механики и формула Эйлера для центрально нагруженного линейно-упругого призматического стержня с шарнирно-подвижным закреплением на концах.

расчёт центрально сжатых стержней выполняется по устойчивости.

где А – площадь; f- определяется по СП в зависимости от условной гибкости ϒ.

Эта условная гибкость определяется как:

, где l- гибкость, т.е.l=l_ef/i; E– модуль упругости; i- радиус инерции ; l_ef– расчетная длина стержня;

А – площадь; I– момент инерции.

 

18. Трещиностойкость железобетонных элементов. Расчет центрально растянутых (обычных и преднапряжённых) элементов по образованию трещин. Расчет ширины раскрытия нормальных трещин. Из каких условий назначается предельно допустимая ширина раскрытия трещин acrc, ult?  

При проектировании железобетонных конструкций надо обеспечить не только их прочность (первая группа предельных состояний), но и необходимую трещиностойкость и жесткость (вторая группа предельных состояний).

Под трещиностойкостью железобетонных конструкций понимают их сопротивление образованию и раскрытию трещин.                        К трещиностойкости конструкций (или их частей) предъявляют требования соответствующих категорий в зависимости от условий, в которых работает конструкция, и от вида применяемой арматуры: 1 категория – не допускается образование трещин; 2 категория – допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин ( мм) при условии обеспечения их последующего надежного закрытия (зажатия); 3 категория – допускается ограниченное по ширине непродолжительное ( мм) и продолжительное ( мм) раскрытие трещин. Под непродолжительным раскрытием трещин понимают их раскрытие при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, а под продолжительным раскрытием – только от постоянных и длительных нагрузок. Расчет по 1-й категории требований к трещиностойкости производят для расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке  (как при расчете на прочность), расчет конструкций 2-й и 3-й категорий требований к трещиностойкости ведут на действие расчетных нагрузок по 2-й группе п.с. с коэффициентом  (численно равных нормативным нагрузкам). По 1-й категории рассчитывают предварительно напряженные конструкции, находящиеся по давлением жидкостей или газов (резервуары, напорные трубы), а также эксплуатируемые ниже уровня грунтовых вод при полностью растянутом сечении. Другие предварительно напряженные элементы в зависимости от условий работы конструкции и вида арматуры должны отвечать требованиям 2-й или 3-й категории. Все конструкции без предварительного напряжения должны отвечать требованиям 3-й категории. Наряду с нормальными и наклонными трещинами в конструкциях возможно образование продольных трещин. Для предотвращения их раскрытия устанавливают специальную поперечную арматуру, кроме того, при назначении величины предварительного напряжения в стадии обжатия вводят ограничение

Исчерпание несущей способности железобетонных слабоармированных элементов (обычно это элементы покрытий и перекрытий) одновременно с образованием трещин приводит к хрупкому, внезапному обрушению включающих их конструкций и поэтому особенно опасно.

Расчет по образованию нормальных трещин

В основу расчета положена стадия I напряженно-деформированного состояния железобетонного элемента.

Предпосылки расчета:

- Напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и равны величине ;

- Наибольшее относительное удлинение крайнего растянутого волокна принимают равной предельной растяжимости бетона

;

- Напряжения в напрягаемой арматуре в момент образования трещин определяются как сумма значений предварительного напряжения (с учетом потерь и коэффициента точности натяжения) и приращения напряжения за счет деформаций растянутого бетона после погашения его обжатия:

;

- Напряжения в ненапрягаемой арматуре предварительно напряженных железобетонных конструкций равны сумме значений сжимающего напряжения от усадки и ползучести бетона и приращения растягивающего напряжения за счет деформаций растянутого бетона

.

· Центрально-растянутые элементы

Трещины не образуются, если выполняется условие

,

где  - усилие от внешней нагрузки;

 - усилие трещинообразования, т.е. усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин.

- В элементах без предварительного напряжения:

,

где .

- В предварительно напряженных элементах:

,

где Р - усилие предварительного обжатия.

Величина может быть снижена на 20-30% для учета влияния слу­чайного эксцентриситета.

Необходимость расчета по раскрытию трещин вытекает из условия трещиностойкости

Если приведенное условие выполняется, то трещина не образуется, и расчет по раскрытию трещин не требуется. Если же это условие не выполняется, значит образуются трещины, и необходимо проверить расчетом ширину их раскрытия, сравнив ее с допустимой нормой.

Расчет по раскрытию трещин производят по стадии II напряженно-деформированного состояния элементов на действие нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке .

Цель расчета сводится к определению теоретической величины раскрытия трещин и сравнения её с допускаемой , при которой обеспечивается нормальная эксплуатация зданий, коррозионная стойкость арматуры и долговечность конструкций (таблицы 1 и 2 СНиП 2.03.01-84*).

Если теоретическая величина оказывается больше допускаемой, то увеличивают усилие предварительного обжатия бетона, повышают класс бетона или увеличивают поперечные размеры сечения.

Ширина раскрытия нормальных трещин есть разность средних удлинений арматуры и растянутого бетона на участке между трещинами .

Средняя деформация растянутого бетона мала по сравнению со средней деформацией арматуры , поэтому обычно в расчетах ей пренебрегают, тогда

Представим средние деформации арматуры в виде , где  - коэффициент, учитывающий работу бетона на участке между трещинами (неравномерность напряжений в растянутом бетоне) (Рис. 4).

Тогда ширина раскрытия трещин на уровни оси растянутой арматуры

                      ,

     здесь  и  - напряжения и деформации в арматуре в сечении с трещиной.

Расстояние между трещинами может быть найдено из условия, что разность усилий в арматуре в сечении с трещиной и в сечении, в котором должна появиться следующая трещина, должны уравновешиваться силами сцепления арматуры с бетоном на этом участке

                     ,

где  - коэффициент полноты эпюры сцепления (эпюры сдвигающих напряжений);

- максимальное напряжение сцепления арматуры с бетоном;

- периметр сечения арматуры.

Рис.4. К определению ширины раскрытия нормальных трещин в растянутом железобетонном элементе ( Стр.127 Попов, Чарыев)

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИГЕЛЕЙ

Ригель балочного сборочного перекрытия здания с полным каркасом представляет собой элемент рамной конструкции. В зданиях с неполным каркасом (свободное опирание концов ригеля на стены) при пролетах, отличающихся не более чем на 20 %, сопротивлением колонн повороту опорных сечений можно пренебречь и рассматривать ригель как неразрезную балку. Неразрезность сборных ригелей осуществляется с помощью сварки закладных и накладных деталей, а также омоноличиванием стыков.

Сечение ригелей принимают прямоугольным или тавровым с полкой вверх у или внизу (рис. I).

Предварительно размеры сечения ригеля принимают равными:

высоту h = (1/10…1/15) l, ширину b = (0, 3-0, 4) h, где l - пролет ригеля.

Сборные элементы ригеля выполняют из обычного или предварительно напряженного (при l > 9 м) железобетона. При этом для ригелей без предварительного напряжения рекомендуется применять бетоны классов В15-В30.

Рис. 1. Формы поперечного сечения сборного ригеля

Ригели армируют двумя-тремя плоскими сварными каркасами. Ненапрягаемая арматура: рабочая продольная – из арматурной стали класса А-Ш, поперечная – из стали классов А-III, А-II, А-I и Вр-I. Продольные рабочие стержни в плоских каркасах следует располагать с одной стороны от поперечных стержней (одностороннее расположение) для удобства изготовления сварных каркасов с использованием автоматических сварочных машин. Соединение закладных деталей с каркасами следует предусматривать проектом на стадии сборки пространственных каркасов.

КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ РИГЕЛЯ

Исходя из принятых классов бетона и арматуры и ширины сечения ригеля, уточняют высоту его сечения по моменту М_f на грани колонны:

(5)

где 1, 8 – коэффициент, соответствующий значению ξ = 0, 35, при котором сечение ригеля является наиболее экономичным;

М_f = M – - Q h_c /2; M и Q – изгибающий момент и поперечная сила по оси опоры.

Тогда полная высота сечения h = h₀ + a. Полученные размеры округляют в соответствии с требованиями унификации.

Далее производят подбор сечений продольной арматуры в расчетных сечениях – в пролетах и на опорах, выполняют расчет наклонных сечений, строят эпюру материалов и определяют места фактического обрыва продольной арматуры в целях ее экономии.

 

Сущность железобетона. Особенности железобетона как строительного материала, его достоинства и недостатки. Структура и прочность бетона. Факторы, влияющие на прочность бетона. Проектные классы бетонов по прочности на сжатие и растяжение.

 

Сущность ж-б состоит в том, что он представляет рацион. сочетание этих двух материалов - бетона и стали, которые работают совместно вплоть до разрушения.

Ж-б - это комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, деформирующихся совместно вплоть до разрушения конструкции.

Бетон - это искусственный камень, который, как и любой каменный материал, имеет достаточно высокое сопротивление сжатию, а сопротивление растяжению у него в 10¸ 20 раз меньше.

Стальная арматура имеет достаточно высокое сопротивление как при сжатии, так и при растяжении.

 

 

К достоинствам (положительным свойствам) ж-б относят:

1. Долговечность - при правильной эксплуатации ж-б конструкции могут служить неопределенно долгое время без снижения несущей способности.

2. Хорошая сопротивляемость статич. и динам. нагрузкам.

3. Огнестойкость.

4. Малые эксплуатац. расходы.

5. Дешевизна и хорошие эксплуатац. к-ва.

К основным недостаткам ж-б относятся:

1. Значительный собств. вес. Этот недостаток в некоторой степени устраняется при использовании легких заполнителей, а также при применении прогрессивных пустотных и тонкостенных конструкций (то есть за счет выбора рацион. формы сечений и очертания констр.).

2. Низкая трещиностойкость ж-б. Указанный недостаток может быть снижен с применением преднапряженного ж-б, которое служит радикальным средством повышения его трещиностойкости.

3. Повышенная звуко- и теплопроводность бетона в отдельных случаях требуют доп. затрат на тепло- или звукоизоляцию зданий.

4. Невозможность простого контроля по проверке армирования изготовл. элемента.

5. Трудности усиления сущ. ж-б констр. при реконст. зданий, когда увеличиваются нагрузки на них.

Структуру бетона следует классифицировать по содержанию цем. камня и его размещ. в бетоне.

целесообразно классифицировать структуру бетона с учётом её плотности: Плотная; С пористым заполнителем;

Ячеистая; Зернистая.

Прочность бетона определяется в лабораторных условиях при помощи специальных приборов на отобранных пробах и контрольных образцах. Все испытания регламентируются строительными ГОСТами, принятыми для определенного вида бетона.

Прочность бетона также можно определить непосредственно в процессе строительства на строительной площадке. Подобные испытания проводятся для контроля качества возведенных элементов сооружения.

Существует несколько методов определения прочности бетона. В зависимости от характера воздействия различают следующие способы:

-разрушающие

-неразрушающие.

Выделяют следующие основные факторы, влияющие на прочность бетона:

-активность цемента; -процентное содержание цемента; -соотношение цемента и воды в растворе; -технические характеристики и качество наполнителей; -качество смешивания составляющих бетонной смеси; -степень уплотнения; -время, затраченное на застывание раствора; -внешние условия (температура воздуха и влажность среды); -применение повторного вибрирования.

Классы бетона.

Так как прочности нескольких образцов одной и той же марки бетона могут отличаться друг от друга в большую или меньшую сторону, а так же каждой из этих марок принадлежит некий диапазон марок бетона по другим его характеристикам, например по морозостойкости, существует 15 разновидностей классов бетона, которые учитывают все его характеристики. И поэтому при строительстве любого сооружения, необходимо лишь указать соответствующий класс бетона, который подойдёт для той или иной конструкции.

Таблица соответствия классов, марок и средней прочности образцов бетона:

 

2. Диаграмма " σ b —ε b" бетона при кратковременном и длительном нагружении. Начальный модуль упругости бетона Еb, начальный модуль деформаций бетона Еb, τ. Предельные деформации бетона.

Деформации бетона под нагрузкой. Различают силовые деформации при однократном кратковременном, длительном, а также многократно-повторном нагружениях.

 

 

 

Рисунок 1.3 – Диаграммы деформирования бетона: а) – при ступенчатом нагружении; б) – кривая полных деформаций; в) – при длительном нагружении; I – полные деформации; II – при мгновенном нагружении

1. Деформации при однократном кратковременном нагружении. Наиб. практич. значение имеют деформации при осевом сжатии. Если бетонную призму нагружать по этапам, замеряя деформации дважды: сразу после прилож. нагрузки и через некоторое время после выдержки под нагрузкой, то на диаграмме « » получают ступенчатую линию (рис. 1.3, а). Полные деформации будут складываться из упругих _е, возникающих непосредственно после прилож. нагрузки, и пластических _Р1, развивающихся во времени. Кривая полных деформации показана на рис. 1.3, б. Из диаграммы видно, что при небольших напряжениях ( ) бетон можно рассматривать как упругий материал (участок 0—/). При возникают неупругие деформации, вызванные уплотнением геля (участок /— 2). После образования микротрещин R_{b, crc} рост пластических деформаций становится более интенсивным (участок 2—3). При дальнейшем увеличении нагрузки микротрещины объединяются и образец разрушается — точка 4 соответствует предельному сопротивлению образца R_b и деформациям _{ь, си}. Если по мере падения сопротивления бетона удается в той же мере снижать нагрузку, то может быть получен нисходящий участок диаграммы (4—5). Знать, как работает бетон на этом участке, важно для ряда конструкций и видов нагружения.

При разгрузке с некоторого уровня напряжений, соответствующего восходящей ветви, до нуля в образце будут иметь место остаточные деформации, которые со временем несколько уменьшаются (примерно на 10%). Это явление называется упругим последействием _ер. Характер диаграммы « » бетона при растяжении аналогичен рассмотренному (рис. 1.3, б).

Связь между напряжениями и деформациями при небольших напряжениях ( ) устанавливается законом Гуна = ь/Е_b, где Е_b — начальный модуль упругости, Е_b = tg = _b/ ь (см. рис. 1.3, б). Модуль упругости зависит от марки бетона (см. табл. 2.1). При _b > 0, 2 R_b (зависимость « » нелинейная, модуль в каждой точке диаграммы — переменный, Е_b =d /d = tg и определение полных деформаций является затруднительным.

Для практических расчетов было предложено выражать напряжения через полные деформации бетона с помощью упругопластического модуля деформаций Е_{b, pl} = tg (см. рис. 1.3, б).

Выразив одно и то же напряжение в бетоне через упругие и полные деформации, получают

откуда (1.5)

где — коэффициент, характеризующий упруго-пластическое состояние сжатого бетона; он изменяется от 1 (при упругой работе) до 0, 45 при кратковременном нагружении; при длительном действии нагрузки = 0, 1...0, 15.

При растяжении (1.6)

где _t— коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бетона при растяжении, _t = 0, 5. Модуль сдвига бетона:

(1.7)

где — коэффициент поперечных деформаций, для всех видов бетонов = 0, 2, при этом G_b =0, 4Е_b.

2. Деформации при длительном действии нагрузки. При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются. Наибольшая интенсивность нарастания неупругих деформаций наблюдается в первые 3...4 мес.

Ползучестью называют свойство бетона увеличивать неупругие деформации при длительном действии постоянной нагрузки. Различают ползучесть линейную и нелинейную. Линейная ползучесть имеет место при b< 0, 5 R_b и обусловлена главным образом уплотнением геля. При этом происходит перераспределение под нагрузкой напряжений с гелевой структуры на цементный камень и заполнители. Увеличение деформаций ползучести примерно пропорц. увеличению напряжений. При b > 0, 5 R_b в бетоне возникают микротрещины, линейная зависимость нарушается, наступает нелинейная ползучесть,

Ползучесть бетона затухает во времени, так как вследствие перераспред. усилий напряжения в геле снижаются, а упругость кристаллического сростка возрастает.

Опыты показывают, что независимо от того, с какой скоростью v достигнуто напряжение b, конечные деформ. ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковыми (рис. 1.3, в).

Дефор. ползучести увелич. с уменьш. влажности среды, увеличением В/Ц и количества цемента. Бетон, нагруж. в более раннем возрасте, обладает большей ползучестью. С повышением прочности бетона и прочности заполнителя ползучесть уменьшается. У малых образцов при прочих равных условиях ползучесть проявляется сильнее, чем у больших.

Для аналитич. описания явления ползучести предложены различ. теории. Однако полученные на их основе матем. зависимости сложны для использования в практич. расчетах и в большинстве своем справедливы лишь для определ. условий. Поэтому на практике применяют упрощ., линейные зав-ти, связывающие напряжения в бетоне с деформ. ползучести. Правомерность такого подхода подтверждается и тем обстоятельством, что при эксплуатац. нагрузках в большинстве конструкций напряжения в сжатом бетоне b < 0, 5 R_b, т.е. имеет место линейная ползучесть.

Для колич. определения деформаций ползучести при сжатии обычно вводят понятия меры и хар-ки ползучести.

Мера ползучести С_t представляет собой относит. деформацию ползучести в момент времени t, соответств. приращению напряжения 0, 1 МПа. При напряжениях в бетоне b

• Характеристика ползучести равна отношению деформаций ползучести в момент времени t к мгновенной деформации

Предельные значения С_t и будут при t= •( С_{t =} =С; = ). Между мерой и характеристикой ползучести существует связь

откуда. Значения для обычных тяжелых бетонов изменяются в пределах 1...4.

Предельные деформации бетона перед разрушением

Это предельная сжимаемость и предельная растяжи­мость которые зависят от прочности бетона, его класса, состава, длительности приложения нагрузки (см. рис. 1.10). С увеличением класса бетона предельные де­формации уменьшаются, но с ростом длительности при­ложения нагрузки они увеличиваются. В опытах при осе­вом сжатии призм наблюдается предельная сжимаемость бетона , в среднем ее принимают рав­ной . В сжатой зоне изгибаемых элементов наблюдается большая, чем у сжатых призм, предельная сжимаемость, зависящая от формы поперечного сечения и относительной высоты сжатой зоны: . При уменьшении ширины поперечного сечения книзу и в тавровых сечениях уменьшается, а при уменьше­нии относительной высоты сжатой зоны — увеличивается. Она зависит также от насыщения сечения продольной арматурой.

Если при достижении значения бетонную призму последовательно разгружать, на диаграмме появ­ляется нисходящий участок кривой, а предельная сжи­маемость достигает значения (см. рис. 1.10).

Предельная растяжимость бетона в 10…20 раз мень­ше предельной сжимаемости, в среднем . Для бетонов на пористых заполнителях это значение не­сколько больше. Предельная растяжимость бетона су­щественно влияет на сопротивление образованию трещин в растянутых зонах железобетонных конструкций.

 

 

Усадка и набухание бетона. Факторы, влияющие на величину усадки. Пути снижения усадочных деформаций.

Усадка и набухание — спо-ть бетона к изменению объема, обусловл. преимущ. изменением его влагосодержания. При твердении на воздухе уменьш. влажности бетона сопровождается сокращ. размеров бетонного элемента, т. е. усадкой. Усадка бетона складывается из влажностной, карбонизационной и контракционной составл.. Влажностная усадка происходит в результате испарения влаги из капилляров с радиусом менее 0, 1 мкм, а также из цементного геля. Карбонизационная усадка вызывается уменьш. объема цементного камня вследствие перехода содержащегося в нем Са(ОН)2 в СаС03 (под воздействием углекислоты воздуха). Контракционная усадка связана с уменьш. абсолютного объема при твердении системы цемент—вода. Эта последняя составляющая усадки невелика — 10 % от влажностной усадки. Во избежание появления трещин в сооружениях большой протяженности устраивают усадочные швы. Усадка в различных слоя конструкции происходит неравномерно, что связано с неоднородным распределением влагосодержания в бетонном элементе. Это вызывает напряжения, приводящие к появлению усадочных трещин. Увлажнение в результате атмосферных воздействий или прямого контакта с водой приводит к увеличению объема бетона — набуханию. Как показывают опыты, деформации набухания бетона значительно меньше его усадки. Вид заполнителя во многом определяет влажностные деформации бетона. В еще большей степени на усадку и набухание влияет состав бетона: чем меньше расход цемента и ниже В/Ц, тем меньше и влажностные деформации бетона.

Способы уменьшения усадочных процессов

Существует несколько способов для уменьшения линейных размеров и внутренних напряджений:

• подбор состава смеси, который соответствует технологическим требованиям конкретного строительного проекта;
• увлажнение поверхности твердеющего бетона;
• обустройство усадочных швов;
• установка противоусадочных сеток.

Часто используют так называемый безусадочный бетон, который изготовляется на основе безусадочного цемента или при добавлении специальных примесей. Добавки в основе которых сульфоалюминий, алюминат кальция, известь уменьшают усадку. В качестве модификаторов, которые так же компенсируют усадочную деформацию, применяют суперпластификаторы.

Цемент для безусадочного бетона является расширяющимся, напрягающим с реопластичными свойствами. Он позволяет получить вязкую смесь при использовании минимального количества воды для её задела.

 

 

4. Арматурой называют стержни, размещаемые в ж/б в соответствии с расчетом, конструктивными и производственными требованиями. Арматуру в железобетонных конструкциях устанавливают для восприятия растягивающих напряжений или усиления сжатого бетона, В качестве арматуры применяют сталь, стеклопластик.

  Виды арматуры: По назначению различают арматуру рабочую, устанавливаемую по расчету, конструктивную и монтажную, применяемые из конструктивных и технологических соображений. Конструктивная арматура воспринимает не учитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры, равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями и т-п, монтажная обеспечивает проектное положение рабочей арматуры, объединяет ее в каркасы и т.п. По способу изготовления различают арматуру горячекатаную (получаемую способом проката) — стержневую и холоднотянутую (изготовляемую путем вытяжки в холодном состоянии) —проволочную. По профилю поверхности различают арматурные стали гладкие и периодического профиля Последние обладают лучшим сцеплением с бетоном и в настоящее время являются основной арматурой.

По способу применения арматуру делят на напрягаемую и ненапрягаемую.

По характеру диаграммы σ _S - ε _S выделяют арматурные стали c площадкой текучести и с условным пределом текучести

σ _y – физический предел текучести арматурной стали

σ _u – временное сопротивление арматурной стали

 

 

5. Стержневая арматура обозначается буквой А и РИМСКИМИ цифрами и бывает: горячекатаная — гладкая класса А-I; периодического профиля классов А-II (елочка), (спираль) А-III, А-1V, АV и А-VI (преднапрягаемая); термически и термомеханически упрочненная (упрочнение отмечается дополнительным индексом «т») —Ат-III, Ат-IV, Ат-V, Ат-VI. Дополнительно буквой «с» указывается возможность стыкования сваркой, «к» - на повышенную коррозионную стойкость.

 Холоднотянутая проволочная арматура обозначается буквой В и римской цифрой и подразделяется на обыкновенную арматурную проволоку класса Вр-I, а также высокопрочную проволоку класса В-II. Периодический профиль обозначается дополнительным индексом «р»

 

 

6) Арматурные изделия: сварные сетки. Изделия из холоднодеформированной арматуры. Соединения арматуры. Области применения арматуры различных классов.

Сварные арматурные сетки – изготовляют из стержней, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и соединенных в местах пересечений сваркой (крестообразное соединение). Сетки изготовляют с квадратными или прямоугольными ячейками. В одном направлении сетки имеют стержни одинакового диаметра.

Основной задачей данного приспособления является увеличение конструкционной прочности сооружений и конструкций, в которых она применяется. Согласно ГОСТ, сетки разделяют по диаметрам стержней и по расположению рабочей арматуры. В зависимости от стержневых диаметров, они могут быть легкими или тяжелыми.

Тяжелые — имеют стержни 12 мм и более, а легкие — обладают продольными и поперечными стержнями от 4 до 10 мм. Технические характеристики арматурной сварной сетки изменяются в зависимости от стержневых диаметров, поэтому для каждого вида строительства используется свой вид материала. Как правило, сварные сетки из арматурной стали бывают пяти типов: тяжелые сетки с арматурой в продольном направлении, в обоих направлениях и в поперечном направлении, а также — легкие сетки со смещенными поперечными стержнями и с поперечными стержнями на всю ширину. Зачастую, в одном направлении они обладают стержнями одинакового диаметра.

Прокат арматурный холоднодеформированный периодического профиля класса В500С:

· Предназначен для армирования железобетонных конструкций отдельными стержнями или в составе арматурных сеток и каркасов, эксплуатируемых на открытом воздухе, в отапливаемых и неотапливаемых помещениях и воспринимающих статические и многократно повторяющиеся нагрузки;

· Может применяться наряду и взамен арматуры классов Вр-1, А400 (А-III) и А500С;

· Применяется в соответствии с СП 63.13330.2012 (актуализированная редакция СП 52-101-2003).

Характеристики продукта:

· Стандарт: ТУ 14-1-5627-2012 (соответствует ГОСТ Р 52544).

· Диаметр: 5, 0-9, 0 мм с шагом 0, 5 мм.

· Условия поставки: большегрузные мотки рядной смотки массой 1, 0-2, 0 тонны.

· Производитель: ЕВРАЗ ЗСМК.

Основные преимущества холоднодеформированной арматуры класса В500С:

· ЕВРАЗ ЗСМК производит В500С методом волочения в кассетах, чем обеспечивается получение профиля высокой точности.

· Анкерующие свойства выше, чем у получаемой методом волочения проволоки класса Вр-1.

· Высокий уровень прочностных характеристик (σ 0, 2≥ v500 Н/мм2, σ в≥ 550 Н/мм2) позволяет применять его совместно или взамен арматуры классов А400 (А-III), А400С и А500С.

· Возможность поставки проката номинальным диаметром в диапазоне от 5, 0 мм до 9, 0 мм с градацией через 0, 5 мм обеспечивает экономию стали 16-20%.

· Поставка в мотках практически исключает отходы при заготовительных операциях и позволяет механизировать производство сварных арматурных сеток и каркасов.

· Возможность обеспечить непрерывность процесса изготовления из проката класса В500С строительных арматурных элементов, в результате чего достигается значительное снижение электроэнергии, трудозатрат и стоимости.

Холоднодеформированный прокат (В500С) производят в весьма узком поле допусков, причем возможна поставка только в минусовом поле, тогда как горячекатаный арматурный прокат сопоставимых диаметров, как правило, поставляют с плюсовым допуском, достигающим +8%. Заводы ЖБИ, ДСК и сами строители оказываются в положении хронического перерасхода арматуры в тоннаже.

При производстве холоднодеформированной арматуры на ее поверхности не образуется окалина, что экономит еще 0, 5 - 1, 0 % металла. Помимо экономии металла это приводит к меньшему загрязнению производственных помещений при производстве изделий из арматуры. Также отпадает вопрос утилизации окалины.

Холоднодеформированная арматура В500С, по сравнению с горячекатаной или термоупроченной арматурой, не имеет продольного лампаса. Поэтому при дальнейшей переработке арматуры В500С имеет место уменьшение износа правильного, скобогибочного, сварочного оборудования, то есть увеличивается срок службы быстроизнашивающихся деталей (электродов, правильных блоков, направляющих роликов и др.), уменьшается время, затрачиваемое на обслуживание оборудования.

Арматура В500С является низкоуглеродистой, что позитивно сказывается на ее свариваемости. Это позволяет при точечной сварке на автоматических линиях или ручных контактных сварочных аппаратах использовать более низкие токи и давление сжатия отдельных частей изделия при сварке (давление в цилиндрах), чем при сварке арматуры А500С, А400С и др. То есть имеет место экономия электроэнергии.

Таким образом, совокупная экономия металла при использовании холоднодеформированной арматуры В500С составляет 15-30 % по сравнению с арматурой других классов того же номинального диаметра.

Для соединения арматуры принимают один из следующих типов стыков:

а) стыки внахлестку без сварки:

• с прямыми концами стержней периодического профиля диаметра до 40 мм;

• с прямыми концами стержней с приваркой или установкой по длине нахлестки поперечных стержней;

• с загибами на концах (крюки, лапки, петли); при этом для гладких стержней применяют только крюки и петли;

б) сварные и механические стыковые соединения:

• со сваркой арматуры диаметра до 40 мм;

• с применением специальных механических устройств (стыки с опрессованными муфтами, резьбовыми муфтами и др.).

12345678Следующая ⇒

Поделиться: