ПРЕИМУЩЕСТВА МЕХАНИЧЕСКОЙ СТЫКОВКИ

Данный способ является наиболее выгодным, соответственно, и наиболее часто используемым. Если сравнить процесс механического соединения арматуры со стыковкой арматуры внахлест, то главное преимущество здесь заключается в том, что не происходит значительная потеря материала. Стыковка внахлест приводит к потере определенного количества арматуры (примерно 27%). Если сравнивать механическое соединение арматуры со стыковкой при помощи сварки, то в этом случае выигрывает скорость работы, на которую затрачивается намного меньше времени. К тому же, сварку должны выполнять только профессиональные сварщики, чтобы избежать некачественной работы, которая в будущем способна привести к негативным последствиям. В итоге, если проводить механическую стыковку, можно значительно сэкономить на оплате труда квалифицированных мастеров. Еще в результате такого способа соединения получается достаточно прочная конструкция. Получить равнопрочное соединение, используя этот метод, можно при различных погодных условиях и в любое время года.

В качестве ненапрягаемой арматуры применяют имеющие сравнительно невысокие показатели прочности стержневую арматуру классов Ат-III, А-III, арматурную проволоку класса Вр-I. Возможно применение арматуры класса А-II, если прочность арматуры класса А-III используется неполностью из-за чрезмерных деформаций или из-за раскрытия трещин. Арматуру класса А-I можно применять в качестве монтажной, хомутов вязаных каркасов, поперечных стержней сварных каркасов.

В качестве напрягаемой рекомендуется применять стержневую термически упрочненную арматуру классов Ат-VII, Ат-VI, Ат-V, Ат-IV. Для элементов длиной свыше 12 м целесообразно применять арматурные канаты и высокопрочную проволоку.

В конструкциях, предназначенных для эксплуатации при отрицательных температурах (на открытом воздухе и в неотапливаемых помещениях), не применяют арматурные стали подверженные хладноломкости: при температуре ниже -30°С – класса A_II марки ВСт5пс2 и класса A-IV марки 80С; при температуре ниже -40°С – класса A-III марки 35ГС.

При выборе арматурной стали для применения в конструкциях учитывают ее свариваемость. Хорошо свариваются контактной сваркой классов от A-I до A-VI, Aт-IVC и обыкновенная арматурная проволока в сетках. Нельзя сваривать термически упрочненную арматуру классов Aт-V, Aт-VI и высокопрочную проволоку, так как сварка приводит к утрате эффекта упрочнения.

Ненапрягаемую арматуру железобетонных конструкций изготавливают на заводах, как правило, в виде арматурных сварных изделий – сварных сеток и каркасов. Продольные и поперечные стержни сеток и каркасов в местах пересечений (обычно под прямым углом) соединяют контактной точечной электросваркой. Такое объединение отдельных стержней арматуры в сетки и каркасы позволяет индустриализировать арматурные работы, значительно сократить их трудоемкость и удешевить монтаж заготовок арматуры.

 

7) Совместная работа арматуры и бетона, их сцепление в железобетонных конструкциях. Факторы от которых зависит величина сцепления. Защитный слой бетона.

Чтобы улучшить сцепление арматуры с бетоном, на поверхности стальных стержней во время их проката наносят выступы (сталь периодического профиля). Выступы можно также наносить путем сплющивания гладких стальных стержней в двух взаимно перпендикулярных направлениях на специальных станках.
Для увеличения сцепления с бетоном гладких арматурных стержней на их концах устраивают крюки. Сварные арматурные сетки и каркасы обладают повышенным сцеплением с бетоном, так как ни один стержень не может сдвинуться в бетоне без того, чтобы не разрушить несколько сварных узлов.
Грязь и ржавчина ухудшают сцепление арматуры с бетоном, поэтому арматуру перед употреблением необходимо очищать от грязи и отслаивающейся ржавчины. Для защиты арматуры от ржавления, а также для хорошего сцепления вокруг каждого арматурного стержня необходимо обеспечить слой бетона достаточной толщины. Слой бетона, расположенный между арматурой и поверхностью конструкции, называется защитным, он предохраняет арматуру не только от ржавления, но и от воздействия огня в случае пожара. Однако - это относится лишь к достаточно плотным бетонам, через которые воздух не проникает к поверхности арматуры.
Уменьшение защитного слоя ведет к потере огнестойкости конструкции и ржавлению арматуры. Излишняя толщина защитного слоя за счет смещения арматуры снижает прочность конструкции. В конструкциях, подвергающихся повышенной влажности, воздействию паров щелочей или кислот, дымовых и других газов, защитный слой должен быть увеличен.
Сталь и бетон имеют примерно один и тот же коэффициент температурного расширения, они одинаково удлиняются при нагревании и укорачиваются при охлаждении. Поэтому при изменении температуры сцепление бетона с арматурой не нарушается. Для частей зданий и сооружений, подвергающихся изгибу (например, для балок и плит), при котором нижняя часть конструкции работает на растяжение, бетон применять нельзя. В нижней зоне балки возникает растяжение, в связи с чем необходим материал, хорошо сопротивляющийся растягивающим усилиям. Таким материалом является сталь, хорошо работающая совместно с бетоном. Строительный материал, представляющий собой сочетание стали и бетона, называется железобетоном.
Совместная работа бетона и стали эффективна благодаря наличию следующих условий: бетонная смесь при затвердевании прочно сцепляется со стальными прутками; бетон защищает стальную арматуру от воздействия воды, предохраняет ее от ржавления, а также от огня; сталь и бетон практически одинаково удлиняются при нагревании и сжимаются при охлаждении, поэтому при изменении температуры не нарушается сцепление между этими материалами.
Стальные стержни различной формы, заделанные в толщу бетона, называются арматурой железобетона. Вся нагрузка, воспринимаемая конструкцией или сооружением, распределяется между бетоном и арматурой. Бетон принимает на себя сжимающие усилия, а арматура — главным образом растягивающие.
В настоящее время невозможно представить себе ни одного более или менее крупного здания или сооружения любого назначения, при строительстве которых не применялся бы железобетон.

Надежное сцепление арматуры с бетоном, препятствующее сдвигу арматуры в бетоне, является основным фактором, обеспечивающим совместную работу арматуры и бетона в железобетоне и позволяющим ему работать под нагрузкой как единому монолитному телу. Надежное сцепление арматуры с бетоном создается тремя основными факторами: 1) сопротивлением бетона усилиям смятия и среза, обусловленным выступами и другими неровностями на поверхности арматуры, т. е. механическим зацеплением арматуры за бетон ( 2.17, б); 2) силами трения, возникающими на поверхности арматуры, благодаря обжатию арматурных стержней бетоном при его усадке; 3) склеиванием поверхности арматуры с бетоном благодаря вязкости коллоидной массы цементного теста.

Наибольшее влияние на сцепление арматуры с бетоном оказывает первый фактор — он обеспечивает около 75% от общей величины сцепления. Сцепление стержней арматуры периодического профиля с бетоном в 2...3 раза выше по сравнению со сцеплением гладкой арматуры и достигает для бетонов средних классов (В25, В35) 7 МПа.

Напряжения сцепления арматуры с бетоном, а также напряжения в арматуре распределяются по длине стержня неравномерно. При выдергивании максимальные напряжения вначале действуют вблизи наружной грани; с ростом усилия, по мере нарушения сцепления, они смещаются от торца элемента, что приводит к выдергиванию стержня. Средние напряжения, обеспечивающие анкеровку стержня, определяют по формуле

длина заделки, при которой обеспечивается сцепление, увеличивается с повышением диаметра стержня d, и напряжения в нем as и может быть уменьшена при увеличении хт. Для уменьшения 1ап (в целях экономии металла) следует ограничить диаметр растянутой арматуры, повысить класс бетона и использовать арматуру периодического профиля. Применение поперечных сеток и увеличение толщины защитного слоя бетона позволяет повысить прочность сцепления и уменьшить длину зоны анкеровки. При вдавливании арматурного стержня в бетон прочность сцепления больше, чем при выдергивании.

Согласно нормам, ненапрягаемую арматуру периодического Профиля заводят за нормальное к продольной оси элемента сечения, в котором она учитывается с полным расчетным где сот = 0, 7 и 0, 5; A/OT=11 и 8; Хт^20 и ^12; 1т не менее 250 и 200 мм. Первые значения относятся к растянутой арматуре в растянутом бетоне, вторые — к сжатой или растянутой арматуре в сжатом бетоне. При этом необходимо, чтобы гладкие арматурные стержни (класса A-I) оканчивались крюками.

Если в элементе невозможно разместить анкеровку на всю длину, определенную по формуле (2.13), то на концах стержней устраивают анкеры ( 2.18) в виде пластин, шайб, уголков, высаженных головок. Размеры анкеров определяют из условия прочности бетона на смятие. При применении специальных анкеров длину заделки стержней можно уменьшить до 1CW ( 2.18, д).

Силы сцепления, приходящиеся на единицу поверхности арматуры, обуславливают напряжение сцепления арматуры с бетоном по длине элемента.

Факторы, влияющие на величину сцепления арматуры с бетоном, следующие:

1.трение арматуры с бетоном (“+” к таким силам сцепления) Величина этих сил 0, 6-1, 5 МПа.

2.вид и тип поверхности стержня. Круглые стержни являются наиболее оптимальными, “+” рифление поверхности до 50%.

3.адгезия (склеивание).

4.химическое взаимодействие между сталью и бетоном.

5.прочность бетона и его технологические параметры.

6.направление продольной силы.

Параметры: с, В/С, способ уплотнения, направление бетонирования, условие твердения.

Защитный слой бетона – это прослойка раствора от поверхности сооружения до металлического каркаса. Большое значение для бетонных сооружений имеет их защитный слой, который способствует увеличению продолжительности срока службы зданий и сооружений. Чтобы обеспечить надежную защиту постройкам из бетона, действуют согласно строительным нормам и правилам, а также руководствуются инструкцией по их изготовлению. В противном случае бетонной конструкции грозит разрушение.

Защитный слой бетона нужен для оберегания находящегося в его составе металла в результате влияния окружающей среды. Также используют защитный слой бетона для выполнения таких функций:

· сохранения и увеличения огнеупорности сооружений из бетона с добавлением железной арматуры;

· оснащения фиксации арматурного каркаса в бетонном растворе;

· оберегания металла от воздействия: влажности, нагрева, оттаивания снежных масс, а так же различных агрессивных факторов внешней среды;

· обеспечения объединенной работы бетона с каркасом из арматуры.

Защитный слой бетона для арматуры зависит от толщины пласта раствора. При тонком защитном слое металл больше подвергается проникновению влаги и порче, а в дальнейшем — разрушению всей постройки. Толстый защитный слой бетона значительно увеличивает затраты на строительство. Таким образом, важно правильно выявить нужное значение, на которое влияют такие факторы:

· Вид постройки. Это может быть основа для бассейна, фундамент, плита, балка.

· Предназначение арматуры в сооружении. Которое бывает конструктивное или рабочее, поперечное или продольное.

· Размер сечения арматуры.

· Нагрузка на арматуру. Она бывает напряженная и ненапряженная.

· Внешняя среда. Включает в себя: открытый воздух или помещение, контакт с поверхностью земли, повышенная влажность.

Таким образом, определяют требования к защитному пласту, который в свою очередь, должен:

· оберегать бетонную поверхность от возникновения коррозии;

· способствовать взаимосвязи бетона с металлом;

· ограничивать негативные вмешательства окружающей среды.

Выбирается толщина предохранительного пласта бетона, исходя из строительных требований и правил, благодаря которым возможно определение требуемых значений в различных ситуациях. Таким образом, при возведении монолитных железобетонных построек используется толщина слоя на пять миллиметров меньше толщины сечения арматуры при условии применения тяжелого материала с мелкозернистыми гранулами.

 

8) Усадка бетона в железобетонных конструкциях. Параметры влияющие на величину собственных напряжений в бетоне при усадке железобетона. Позитивные и негативные последствия усадки в конструкциях.

Усадка бетона незначительное сокращение бетона в объеме, сопровождающее процесс твердения его навоздухе. У. б. в бетонных и железобетонных пролетных строениях мостов приводит к некоторому сокращениюдлины главных ферм, а в тех случаях, когда эти фермы по своей конструкции не способны к свободнымсокращениям длины (двухшарнирные и бесшарнирные арки, рамы), У. б. вызывает в элементах главныхферм дополнительные напряжения. Воздействие У. б. в этом случае аналогично воздействию понижениятемпературы.

В железобетонных конструкциях стальная арматура вследствие ее сцепления с бетоном становится внутренней связью, препятствующей свободной усадке бетона. Согласно опытным данным, усадка и набухание железобетона в ряде случаев вдвое меньше, чем усадка и набухание бетона. Стесненная деформация усадки бетона приводит к появлению в железобетонном элементе начальных, внутренне уравновешенных напряжений растягивающих в бетоне и сжимающих в арматуре. Под влиянием разности деформаций свободной усадки бетонного элемента и стесненной усадки армированного элемента возникают средние растягивающие напряжения в бетоне.

При усадке железобетона растягивающие напряжения в бетоне зависят от свободной усадки бетона, коэффициента армирования, класса бетона. С увеличением содержания арматуры в бетоне растягивающие напряжения увеличиваются, и, если они достигают временного сопротивления при растяжении, возникают усадочные трещины. Растягивающие напряжения в бетоне при стесненной усадке элемента, армированного односторонней несимметричной арматурой, возрастает вследствие внецентренного приложения к сечению усилия в арматуре.

Начальные растягивающие напряжения в бетоне от усадки способствуют более раннему образованию трещин в тех зонах железобетонных элементов, которые испытывают растяжение от нагрузки. Однако с появлением трещин влияние усадки уменьшается. В стадии разрушения усадка не влияет на несущую способность статически определимого железобетонного элемента. В статически неопределимых железобетонных конструкциях (арках, рамах и т. п.) лишние связи препятствуют усадке железобетона и поэтому усадка вызывает появление дополнительных внутренних усилий. Влияние усадки эквивалентно понижению температуры на определенное число градусов. Для того чтобы уменьшить дополнительные усилия от усадки, железобетонные конструкции промышленных и гражданских зданий большой протяженности делят усадочными швами на блоки.

Бетон обладает свойством уменьшаться в объёме при твердении в обычной воздушной среде (усадка бетона) и увеличиваться в объёме при твердении в воде или очень влажной среде (набухание бетона).

Усадка бетона происходит в результате кристаллизации цементного кам­ня и интенсивного испарения воды с поверхностных слоев бетона. Она особенно интенсивно протекает в первые две недели тверде­ния бетона. Через год её можно считать практически закончившей­ся.

Как показывают опыты, величина усадки бетона зависит от це­лого ряда причин:

- количества и вида цемента (его минералогического состава) - чем больше расход цемента на единицу объёма бетона, тем (при прочих равных условиях) больше усадка; при этом бетоны, при­готовленные на высокоактивных и глинозёмистых цементах, да­ют большую усадку. Наименьшей усадкой обладают бетоны, при­готовленные на портландцементе;

- количества воды - чем больше W/C, тем больше усадка;

- крупности заполнителей и их вида - при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше. Чем выше способность запол­нителей сопротивляться деформированию, т. е. чем выше их мо­дуль упругости, тем усадка меньше. При разной крупности зёрен заполнителей и меньшем объёме пустот меньше и усадка;

- от влажности окружающей среды - чем ниже влажность, тем больше усадка;

- различные гидравлические добавки и ускорители твердения (на­пример, хлористый кальций), как правило, увеличивают усадку;

- влияние пропаривания бетона на процесс усадки изучено пока недостаточно; однако имеются данные о том, что после пропари­вания усадка уменьшается примерно в 1, 5 раза;

- при наличии заполнителей с глинистыми и пылевидными за­грязнениями усадочные деформации бетона могут увеличиться в несколько раз.

Средняя величина годичной усадки тяжёлого бетона средней прочности, приготовленного на портландцементе, при естественном твердении составляет e_sl = 3·10^-4 относительных единиц. Абсолют­ная величина деформации набухания примерно в 2...5 раз меньше усадки.

Деформацию усадки бетона можно представить как сумму де­формаций двух видов - собственно усадки и влажностной усадки.

Собственно усадка происходит в результате уменьшения истин­ного объёма системы цемент - вода при гидратации. Она может развиваться при полной изоляции бетона от внешней среды и все­гда ведёт к необратимому уменьшению первоначального объёма.

Влажностная усадка связана с уменьшением влагосодержания бетона, то есть с испарением свободной воды в цементном камне и обу­словлена капиллярными явлениями (натяжением менисков в порах цементного камня); она частично обратима: при твердении на возду­хе происходит уменьшение объёма (усадка), а при достаточно боль­шом притоке влаги – увеличение объёма (набухание).

Деформации, происходящие вследствие влажностной усадки бе­тона, по величине в 10...20 раз превышают деформации собствен­но усадки. Поэтому изменение влагосодержания бетона - основная причина усадочных деформаций.

Усадка повышает сцепление арматуры с бетоном, вызывая её об­жатие, что является положительным фактором.

В реальных условиях усадка бетона происходит неравномерно: развитие усадки начинается с поверхности бетона и постепенно, по мере его высыхания, распространяется вглубь. Уменьшение объёма цементного камня встречает сопротивление со стороны инертных со­ставляющих бетона, которые стремятся сохранить свой объём посто­янным. Возникающие при этом внутренние усилия могут служить причиной микроразрушений на границе цементно-песчаного камня и крупного заполнителя и даже в самом цементно-песчаном камне. Образующиеся при этом микро- и макротрещины отрицательно вли­яют на физико-механические свойства бетона. Особенно существен­но сказывается влияние усадки на напряженно-деформированное состояние в массивных конструкциях (плотины и т. п. конструкции).

Уменьшения усадочных напряжений в бетоне и тем самым предотвращения образования усадочных трещин можно до­биться технологическими мерами — правильным подбором состава бетона (за счёт уменьшения объёма пор), увлажнением среды при тепловой обработке твердеющего бетона, увлажнением, особенно в первые дни, поверхности бетона при естественном твердении и др., а также конструктивными мерами - например, устройством уса­дочных швов в конструкциях большой протяженности, постановкой противоусадочных сеток.

Бетоны, приготовленные на специальных цементах (расширяю­щемся или безусадочном) усадки не дают. Особо прочные бетоны класса В100 и выше также практически не дают усадки.

Усадка бетона бывает двух типов, которые нуждаются в более подробном рассмотрении: усадочная деформация и усадочное напряжение. Второй вид возникает в те случаях, когда первому варианту мешают те или иные факторы. Предварительный процесс растяжения цементного камня до того, как происходит реальная нагрузка на конструкцию негативный процесс от которого следует избавляться. Самой большой проблемой будет превышение пределов растяжения. В таком случае, произойдет непоправимая деформация, ведущая к разрушению.

Эффективный метод борьбы с таким фактором, как усадка бетона, был разработан несколько лет назад. Он подразумевает примирение вяжущего вещества, в роли которого выступает цемент, специального типа. При начале химической реакции с водой, происходит некоторое его расширение. Таким образом, происходит перемена знаков у сил напряжения в смеси при ее схватывании и последующем твердении. Подобные цементы пока еще мало представлены на рынке строительных материалов, но уже завоевывают популярность.

Существует и другая методика обеспечения всех необходимых показателей. Усадка бетона может не играть столь негативной роли, поскольку ее параметры прописаны в специализированных документах на каждый тип состава. Если их принять во внимание, то можно внести некоторые корректировки в конструкцию. Таким образом, после своего изготовления она будет строго соответствовать изначальным габаритам.

 

 

9. Сущность предварительно напряженного железобетона. Техникоэкономическая эффективность преднапряженного железобетона. Принципиальные схемы и способы создания предварительного напряжения железобетона.

Предварит. Напряж.называют такие жб констр-ции, в которых до приложения нагрузок в процессе изготовления искусственно создаются значительные сжимающие напряжения в бетоне пyтем натяжения высокопрочной арматуры. Начальный сжимающие напряжения создаются в тех зонах бетона, которые впоследствии под воздействием нагрузок испытывают растяжение. При этом повышается трещиностойкость конструкции и создаются условия для применения высокопрочной арматуры, что приводит к экономии металла и снижению стоимости конструкции.

Удельная стоимость арматуры, к расчетному сопротивлению Rs, снижается с увеличением прочности арматуры. Поэтому высокопрочная арматура значительно выгоднее горячекатаной. Однако применять высокопрочную арматуру в конструкциях без предварительного напряжения нельзя, так как при высоких растягивающих напряжениях в арматуре и соответствующих деформациях удлинения в растянутых зонах бетона появляются трещины значительного раскрытия, лишающие конструкцию необходимых эксплуатационных качеств.

Сущность предварительно напряженного жб в экономическом эффекте, достигаемом благодаря применению высокопрочной арматуры. Кроме того, высокая трещиностойкость предварительно напряженного железобетона повышает его жесткость, сопротивление динамическим нагрузкам, коррозионную стойкость, долговечность.

В предварительно напряженной балке под нагрузкой бетон испытывает растягивающие напряжения только после погашения начальных сжимающих напряжений. При этом сила, вызывающая образование трещин или ограниченное по ширине их раскрытие, превышает нагрузку, действующую при эксплуатации. С увеличением нагрузки на балку до предельного разрушающего значения напряжения в арматуре и бетоне достигают предельных значений.

Таким образом, жб предварительно напряженные эл-ты работают под нагрузкой без трещин или с ограниченным по ширине их раскрытием, в то время как конструкции без предварительного напряжения эксплуатируются при наличии трещин и при больших значениях прогибов. В этом различие конструкций предварительно напряженных и без предварительного напряжения с вытекающими отсюда особенностями их расчета, конструирования и изготовления.

В производстве предварительно напряженных эл-тов возможны два способа создания предварительного напряжения: натяжение на упоры и натяжение на бетон. При натяжении на упоры до бетонирования эл-та арматуру заводят в форму, один конец ее закрепляют в упоре, другой натягивают домкратом или другим приспособлением до заданного контролируемого напряжения. После приобретения бетоном необходимой кубиковой прочности перед обжатием арматуру отпускают с упоров. Арматура при восстановлении упругих деформаций в условиях сцепления с бетоном обжимает окружающий бетон. При так называемом непрерывном армировании форму укладывают на поддон, снабженный штырями, арматурную проволоку специальной навивочной машиной навивают на трубки, надетые на штыри поддона, с заданной величиной напряжения, и конец ее закрепляют плашечным зажимом. После того как бетон наберет необходимую прочность, изделие с трубками снимают со штырей поддона, при этом арматура обжимает бетон.

Стержневую арматуру можно натягивать на упоры электротермическим способом. Стержни с высаженными головками разогревают электрическим током до 300—350 °С, заводят в форму и закрепляют на концах в упорах форм. Арматура при восстановлении начальной длины в процессе остывания натягивается на упоры.

При натяжении на бетон сначала изготовляют бетонный или слабоармированный элемент, затем при достижении бетоном прочности создают в нем предварительное сжимающее напряжение. Напрягаемую арматуру заводят в каналы или в пазы, оставляемые при бетонировании эл-та, и натягивают на бетон. При этом способе напряжения в арматуре контролируются после окончания обжатия бетона. Каналы, превышающие диаметр арматуры на 5—15 мм, создают в бетоне укладкой извлекаемых пустотообразователей (стальных спиралей, резиновых шлангов и т. п.) или оставляемых гофрированных стальных трубок и др. Сцепление арматуры с бетоном создается после обжатия инъецированием — нагнетанием в каналы цементного теста или раствора под давлением. Инъецирование производится через заложенные при изготовлении элемента тройники — отводы. Если напрягаемая арматура располагается с внешней стороны элемента (кольцевая арматура трубопроводов, резервуаров и т. п.), то навивка ее с одновременным обжатием бетона производится специальными навивочными машинами. В этом случае на поверхность элемента после натяжения арматуры наносят торкретированием (под давлением) защитный слой бетона.

Натяжение на упоры как более индустриальное является основным способом в заводском производстве.

10. Назначение величины предварительного напряжения арматуры. Длина зоны передачи предварительного напряжения на бетон. Потери предварительного напряжения арматуры. СП 52-102-2004

2.2.3.1 Предварительные напряжения арматуры σ _sp принимают не более 0, 9R_s, n для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры и не более 0, 8 R_s, n для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.

2.2.3.2 При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения до передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилия натяжения на бетон (вторые потери).

Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации предварительных напряжений в арматуре, потери от температурного перепада при термической обработке конструкций, потери от деформации анкеров и деформации формы (упоров).

Вторые потери предварительного напряжения включают потери от усадки и ползучести бетона.

2.2.3.3 Потери от релаксации напряжений арматуры Δ σ sp1, определяют по формулам:

для арматуры классов А600 - А1000 при способе натяжения:

механическом - Δ σ sp1 = 0, lσ sp - 2, 0; (17)

электротермическом - Δ σ sp1 = 0, 03σ sp; (18)

для арматуры классов Вр1200 - Вр1500, К1400, К1500 при способе натяжения:

механическом - ; (19)

электротермическом - Δ σ sp1 = 0, 5σ sp. (20)

Здесь σ sp принимается без потерь в МПа.

При отрицательных значениях Δ σ sp1 принимают Δ σ sp1 = 0.

При наличии более точных данных о релаксации арматуры допускается принимать иные значения потерь от релаксации.

2.2.3.4 Потери Δ σ sp2 (МПа) от температурного перепада Δ t (°C), определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при нагреве бетона, принимают равными:

Δ σ sp2 = 1, 25 Δ t. (21)

При отсутствии точных данных по температурному перепаду допускается принимать Δ t = 65 °С.

При наличии более точных данных о температурной обработке конструкции допускается принимать иные значения потерь от температурного перепада.

2.2.3.5 Потери от деформации стальной формы (упоров) Δ σ sp3 при неодновременном натяжении арматуры на форму определяют по формуле

, (22)

где п - число стержней (групп стержней), натягиваемых неодновременно;

Δ l - сближение упоров по линии действия усилия натяжения арматуры, определяемое из расчета деформации формы;

l - расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления допускается принимать Δ σ sp3 = 30 МПа.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации формы не учитываются.

2.2.3.6 Потери от деформации анкеров натяжных устройств Δ σ sp4 определяют по формуле

, (23)

где Δ l - обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров;

l - расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных допускается принимать Δ l = 2 мм.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации анкеров не учитывают.

2.2.3.7 Потери от усадки бетона Δ σ sp5 определяют по формуле

Δ σ sp5 = ε _{b, sh} E_s, (24)

где ε _b, sh - деформации усадки бетона, значения которых можно приближенно принимать в зависимости от класса бетона равными:

0, 0002 - для бетона классов В35 и ниже;

0, 00025 - для бетона класса В40;

0, 0003 - для бетона классов В45 и выше.

Допускается потери от усадки бетона определять более точными методами.

2.2.3.8 Потери от ползучести бетона Δ σ sp6 определяют по формуле

, (25)

где φ b, cr - коэффициент ползучести бетона, определяемый согласно п. 2.1.2.7;

σ _bpj - напряжения в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой j-й группы стержней напрягаемой арматуры;

y_sj - расстояние между центрами тяжести сечения рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента;

A_red, I_red - площадь приведенного сечения элемента и ее момент инерции относительно центра тяжести приведенного сечения;

μ spj - коэффициент армирования, равный A_spj / А, где А и A_spj - площади поперечного сечения соответственно элемента и рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры.

Допускается потери от ползучести бетона определять более точными методами.

Напряжения σ _bpj определяют по правилам расчета упругих материалов, принимая приведенное сечение элемента, включающее площадь сечения бетона и площадь сечения всей продольной арматуры (напрягаемой и ненапрягаемой) с коэффициентом приведения арматуры к бетону согласно п. 2.2.3.10.

2.2.3.9 Полные значения первых потерь предварительного напряжения арматуры (по пп. 2.2.3.3-2.2.3.6) определяют по формуле

, (26)

где i - номер потерь предварительного напряжения.

Усилие предварительного обжатия бетона с учетом первых потерь равно:

, (27)

где A_spj и σ _sp(1)j - площадь сечения j-й группы стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента и предварительное напряжение в группе с учетом первых потерь

σ _sp(1)j = σ _spj - Δ σ _sp(1)j.

Здесь σ _spj - начальное предварительное напряжение рассматриваемой группы стержней арматуры.

Полные значения первых и вторых потерь предварительного напряжения арматуры (по пп. 2.2.3.3-2.2.3.8) определяют по формуле

. (28)

Усилие в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь равно:

, (29)

где σ _sp(2)j = σ _spj - Δ σ _sp(2)j.

При проектировании конструкций полные суммарные потери Δ σ _sp(2)j для арматуры, расположенной в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента, следует принимать не менее 100 МПа.

При определении усилия предварительного обжатия бетона Р с учетом полных потерь напряжений следует учитывать сжимающие напряжения в ненапрягаемой арматуре, численно равные сумме потерь от усадки и ползучести бетона на уровне этой арматуры.

2.2.3.10 Предварительные напряжения в бетоне σ bp при передаче усилия предварительного обжатия Р₍₁₎, определяемого с учетом первых потерь, не должны превышать: если напряжения уменьшаются или не изменяются при действии внешних нагрузок - 0, 9R_bp; если напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок - 0, 7R_bp.

Напряжения в бетоне σ bp определяют по формуле

, (30)

где Р₍₁₎ - усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь;

М - изгибающий момент от внешней нагрузки, действующей в стадии обжатия (собственный вес элемента);

e0p - эксцентриситет усилия Р₍₁₎ относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;

у - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до рассматриваемого волокна.

2.2.3.11 Длину зоны передачи предварительного напряжения на бетон для арматуры без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле

, (31)

но не менее 10d_s и 200 мм, а для арматурных канатов - также не менее 300 мм.

В формуле (31):

σ sp - предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь;

R_bond - сопротивление сцепления напрягаемой арматуры с бетоном, отвечающее передаточной прочности бетона и определяемое согласно п. 5.3;

A_s, u_s - площадь и периметр стержня арматуры.

Передачу предварительного напряжения с арматуры на бетон рекомендуется осуществлять плавно.

11. Расчет железобетонных конструкций по методу предельных состояний. Понятие предельного состояния, две группы предельных состояний. Основные предпосылки и цели расчета конструкций по первой и второй группам предельных состояний. (Привести примеры предельных состояний).

пособие по проектированию бет. и жб. констр. из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к сп 52-101-2003)

Само название « предельное состояние » обозначает, что для любой конструкции при определенных условиях наступает такое состояние, при котором исчерпывается какой-то определенный предел. Условно, вывели два: первое пред. сост. – это когда исчерпывается предел прочности, устойчивости и выносливости конструкции; второе пред. сост. – когда деформации конструкции превышают предельно допустимые (ко второму предельному состоянию для железобетона также относят ограничение по возникновению и раскрытию трещин).

Существуют также:

· аварийное предельное состояние, соответствующее разрушению сооружений при аварийных воздействиях и ситуациях с катастрофическими последствиями;

· устанавливаемые в нормах или заданиях на проектирование другие предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию строительных объектов.

Любой расчет начинается со сбора нагрузки. Затем следует выбор расчетной схемы и непосредственно расчет, в результате которого мы определяем усилия в конструкции: моменты, продольные и поперечные силы. И только после того, как усилия определены, мы переходим к расчетам по первому и второму предельному состоянию. Обычно они выполняются именно в такой последовательности: сначала по первому, потом по второму. Хотя бывают исключения.

Расчет по предельным состояниям первой группы выполняют, чтобы предотвратить: -хрупкое, вязкое или иного характера разрушение (расчет по прочности с учетом в необходимых случаях прогиба конструкции перед разрушением);

-потерю устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций и т. п.) или ее положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных стен, внецентренно нагруженных высоких фундаментов; расчет на всплытие заглубленных или подземных резервуаров и т. п.);

-усталостное разрушение (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократно повторяющейся нагрузки подвижной или пульсирующей: подкрановых балок, шпал, рамных фундаментов и перекрытий под неуравновешенные машины и т.п.);

-разрушение от совместного воздействия силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (периодического или постоянного воздействия агрессивной среды, действия попеременного замораживания и оттаивания и т. п.).

Расчет по предельным состояниям второй группы выполняют, чтобы предотвратить:

-образование чрезмерного или продолжительного раскрытия трещин (если по условиям эксплуатации образование или продолжительное раскрытие трещин допустимо);

-чрезмерные перемещения (прогибы, углы поворота, углы перекоса и амплитуды колебаний).

Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов или частей производится для всех этапов: изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям и каждому из перечисленных этапов.

 

12. Нагрузки, действующие на здания и сооружения. Нормативные и расчетные нагрузки, сочетания нагрузок. Учёт ответственности зданий и сооружений. Нормативные и расчетные сопротивления бетона. Коэффициенты надежности и условий работы бетона.   СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Коэффициент надежности по нагрузке: Коэффициент, учитывающий в условиях нормальной эксплуатации сооружений возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от нормативных значений; коэффициент сочетаний нагрузок: Коэффициент, учитывающий уменьшение вероятности одновременного достижения несколькими нагрузками их расчетных значений; нагрузки: Внешние механические силы (вес конструкций, оборудования, снегоотложений, людей и т.п.), действующие на строительные объекты; нагрузки длительные: Нагрузки, изменения расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо малы по сравнению с их средними значениями; нагрузки кратковременные: Нагрузки, длительность действия расчетных значений которых существенно меньше срока службы сооружения; нормативное (базовое) значение нагрузок: Основная базовая характеристика, устанавливаемая соответствующими нормами проектирования, техническими условиями или заданием на проектирование; особые нагрузки: Нагрузки и воздействия (например, взрыв, столкновение с транспортными средствами, авария оборудования, пожар, землетрясение и отказ работы несущего элемента конструкций), создающие аварийные ситуации с возможными катастрофическими последствиями; расчетное значение нагрузки: Предельное (максимальное или минимальное) значение нагрузки в течение срока эксплуатации объекта; расчетные сочетания нагрузок: Все возможные неблагоприятные комбинации нагрузок, которые необходимо учитывать при проектировании объекта.

Основными характеристиками нагрузок, являются их нормативные (базовые) значения. При необходимости учета влияния длительности нагрузок, при проверке на выносливость и в других случаях, оговоренных в нормах проектирования конструкций и оснований; устанавливаются пониженные нормативные значения нагрузок от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, от мостовых и подвесных кранов, снеговых, температурных климатических воздействий.; Расчетное значение нагрузки следует определять как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке.

Для зданий и сооружений повышенного уровня ответственности дополнительные требования к нагрузкам и воздействиям на строительные конструкции и основания необходимо устанавливать в соответствующих нормативных документах, технических заданиях на проектирование с учетом рекомендаций, разработанных специализированными организациями.

Нормативные сопротивления бетона – это сопротивление осевому сжатию бетонных призм (призменная прочность) Rbn и сопротивление осевому растяжению Rbtn, которые определяются в зависимости от класса бетона по прочности (при обеспеченности 0, 95).

Расчетные сопротивления бетона получают путем деления нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по материалу:

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, где - коэффициент надежности по бетону при сжатии, зависящий от вида бетона.

- расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, где - коэффициент надежности по бетону при растяжении, зависящий от вида бетона.

При расчете элементов конструкций расчетные сопротивления бетона Rb и Rbt в отдельных случаях уменьшают или увеличивают умножением на соответствующие коэффициенты условия работы бетона γ bi, которые учитывают следующие факторы: длительность действия нагрузки; многократную повторяемость нагрузки; условия, характер и стадию работы конструкции; способ ее изготовления; размеры сечения и т.д.

4 группы коэффициентов надежности: степень ответственности зданий и сооружений, нагрузки и воздействия, сопротивление материалов, условия изготовления и эксплуатации конструкций

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: