Нагрузки. Сочетания нагрузок

все нагрузки классифицированы в зависимости от вероятности их воздействия на нормативные и расчетные.

По признаку воздействия нагрузки разделяются на постоянные и временные. Последние могут быть длительного и кратковременного воздействия.

Кроме того, есть нагрузки, которые выделяются в разряд особых нагрузок и воздействий.

Постоянные нагрузки – собственный вес несущих и ограждающих конструкций, давление грунта, предварительное напряжение.

Временные длительные нагрузки – вес стационарного технологического оборудования, вес складируемых материалов в хранилищах, давление газов, жидкостей и сыпучих материалов в емкостях и т.д.

Кратковременные нагрузки – нормативные нагрузки от снега, ветра, подвижного подъемно-транспортного оборудования, массы людей, животных и т.п.

Особые нагрузки – сейсмические воздействия, взрывные воздействия. Нагрузки, возникающие в процессе монтажа конструкций. Нагрузки, связанные с поломкой технологического оборудования, воздействия, связанные с деформациями основания в связи с изменениями структуры грунта (просадочные грунты, осадка грунтов в карстовых районах и над подземными выработками).

Существует иногда термин “полезная нагрузка”. Полезной называют нагрузки, восприятие которых составляет цельное назначение сооружений, например, вес людей для пешеходного моста. Они бывают как временными, так и постоянным, например, вес монументального выставочного сооружения является постоянной нагрузкой для постамента. Для фундамента вес всех вышележащих конструкций также представляет полезную нагрузку.

При действии на конструкцию нескольких видов нагрузок усилия в ней определяются как при самых неблагоприятных сочетаниях с использованием коэффициентов сочетаний . различают:

основные сочетания, состоящие из постоянных и временных нагрузок;

особые сочетания, состоящие из постоянных, временных и одной из особых нагрузок.

При основном сочетании, включающем одну временную нагрузку, коэффициент сочетаний . При большем числе временных нагрузок, последние умножаются на коэффициент сочетаний .

В особых сочетаниях временные нагрузки учитываются с коэффициентом сочетаний , а особая нагрузка - с коэффициентом . Во всех видах сочетаний постоянная нагрузка имеет коэффициент .

 

Расчет прочности на изгиб тавровых сечений

Расчет железобетонных изгибаемых элементов таврового и двутаврового сечений, имеющих полку в сжатой зоне сечения, следует производить следующим образом:

- если граница сжатой зоны проходит в пределах высоты полки (рис. 8.3а), т.е. соблюдается условие:

(8.13)

расчет производится как для прямоугольного сечения шириной, равной ширине полки b_f^/, по формуле:

(8.14)

Рис. 8.3. Положение границы условной сжатой зоны в сечении изгибаемого железобетонного элемента таврового сечения

а) в полке; б) в ребре

- если граница сжатой зоны проходит в ребре (рис. 8.3б), т.е. условие не соблюдается, расчет производится из условия M_Sd £ M_Rd, где:

(8.15)

При этом высоту сжатой зоны x_eff следует определять по формуле

(8.16)

 

Предварительное напряжение в арматуре

Предварительное напряжение конструкции с использованием арматурных элементов выполняют тремя основными методами:

1) при предварительном напряжении арматуры на упоры;

2) при натяжении арматуры на затвердевший бетон;

3) посредством физ-хим натяжения (самонапряжения) при связанном расширении специальных (напрягающих) бетонов.

При выполнении предварительного напряжения конструкции с натяжением на упоры напрягаемую арматуру до бетонирования заводят в форму, один конец стержня закрепляют на неподвижном упоре, а другой натягивают с применением, домкрата до получения величины заданного начального контролируемого напряжения s_p0,max. После достижения бетоном конструкции требуемой прочности, осуществляют плавный отпуск напрягаемой арматуры с упоров. Восстанавливая упругие деформации при обеспеченном сцеплении с бетоном, арматура обжимает конструкцию. Таким образом, после завершения предварительного напряжения в конструкции действуют взаимно уравновешенные усилия: растяжения в арматуре и сжатия бетоне.

При натяжении арматуры на бетон, предварительно изготавливают слабо армированный либо бетонный элемент, а затем, после достижения бетоном передаточной прочности, выполняют его обжатие. В этом случае напрягаемую арматуру заводят в каналы или пазы, оставляемые при бетонировании элемента, и натяжение осуществляют на бетон при помощи специальных домкратов двойного действия.

Различают следующие способы предварительного напряжения:

1) Механический способ. Сущность его заключается в том, что необходимое относительное удлинение арматуры получают вытяжкой арматурного элемента натяжными механизмами домкраты, системой блоков, рычагов и оттяжек и т.д.

2) Электротермический способ, заключающийся в том, что необходимое относительное удлинение напрягаемой арматуры получают электрическим нагревом арматуры с последующей фиксацией ее на упорах для создания напряжения после ее остывания.

3) Комбинированный (или электротермомеханический) способ, представляющий собой совокупность электротермического и механического способов натяжения арматуры.

4) Физико-химический способ, позволяющий осуществлять натяжение арматуры за счет энергии расширения напрягающего бетона в процессе твердения.

В массовом строительстве при изготовлении сборных элементов наиболее распространен электротермический способ предварительного напряжения конструкций

В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций в соответствии с требованиями норм следует применять стержни и канаты классов S800, S1200, S1400. По способу производства арматура может быть горячекатанной, термомеханически упрочненной и холоднодеформированной. Требования к механическим свойствам арматуры регламентируются соответствующими стандартами.

В предварительно напряженном железобетоне арматура выполняет активную роль и инженер создает по собственному желанию силы, оказывающие противодействие усилиям от нагрузок, стремящихся вызвать разрушение конструкции.

Создают за счет предварительного напряжения рабочей арматуры двумя способами. 1-й способ: заранее бетонируют конструкцию, оставляют в ней каналы, в них пропускают арматуру (пучки из проволок, канаты, стержни); после набора бетоном необходимой прочности арматуру натягивают, а ее концы закрепляют на торцах конструкции. Одновременно с натяжением арматуры происходит сжатие (обжатие) бетона. Поскольку усилие натяжения Р передается на затвердевший бетон, способ называется “натяжением на бетон” (рис. 13,а).

2-й способ: вначале натягивают арматуру и закрепляют ее концы на упорах стенда или формы, затем бетонируют изделие, а после набора бетоном необходимой прочности отпускают с упоров арматуру. Упруго укорачиваясь, арматура обжимает бетон за счет сил сцепления. Этот способ называется “натяжением на упоры” (рис. 13,б).

23.Потери предварительных напряжений. Различают первые потери предварительного напряжения, происходящие при изготовлении элемента и обжатии бетона, и вторые потери, происходящие после обжатия бетона.Первые потери: 1. Потери от релаксации напряжений в арматуре при натяжении на упоры зависят от способа натяжения и вида арматуры. 2. Потери от температурного перепада. 3. Потери от деформации анкеров. 4. Потери от трения арматуры. 5. Потери от быстронатекающей ползучести бетона

Вторые потери: 6. Потери от релаксации напряжений. 7. Потери от усадки бетона и укорочения элемента. 8. Потери от ползучести бетона.. 9. Потери от смятия бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры 10. Потери от деформаций обжатия стыков между блоками сборных конструкций.
Усилие предварительного напряжения не остается постоянным во времени в результате потерь, начинающихся практически с момента натяжения арматурных элементов и развивающихся в течение всего периода эксплуатации конструкции. Интенсивность потерь предварительного напряжения является максимальной в начальный период после передачи усилия обжатия.

Можно условно выделить две группы потерь предварительного напряжения в зависимости от этапов его создания в конструкции:

Группа А – или первые потери, происходящие в процессе изготовления конструкции и обусловленные, главным образом, технологией натяжения арматурных элементов;

Группа В – или вторые потери, связанные со свойствами материалов, происходящие после передачи усилия обжатия и развивающиеся во времени при эксплуатации конструкции.

В общем случае рассматривают два вида первых потерь, которые проявляются при изготовлении конструкции:

– потери, обусловленные трением:

а) потери от внутреннего трения в натяжных устройствах;

б) потери от трения в технологических захватах и об огибающие приспособления;

в) потери от трения в бетонных каналах при натяжении арматуры на бетон;

– технологические потери при натяжении арматуры на упоры:

г) потери от проскальзывания арматуры в технологических захватах;

д) потери от частичной релаксации напрягаемой арматуры;

е) потери, вызванные температурными перепадами;

ж) потери, связанные с деформациями стальных форм.

Вторые потери, развивающиеся после передачи усилия обжатия:

– кратковременные потери:

з) потери от проскальзывания арматуры в анкерах (при натяжении на бетон);

к) потери от длительной релаксации напрягаемой арматуры;

л) потери от усадки бетона;

м) потери от ползучести бетона;

н) потери от длительных деформаций стыковых соединения (например, в предварительно напряженных конструкциях, составленных из отдельных блоков), обмятия бетона под витками спиральной арматуры.

 

 

24. Конструктивные схемы одноэтажных зданий. Одноэтажные здания могут быть каркасной и бескаркасной конструкции. Безкаркасными рационально строить только безкрановые здания,с небольшими пролётами - 6;9;12 м, которые,как правило, имеют и небольшие высоты – 4;8;6;7,2 м. Одноэтажные здания каркасные бывают с самонесущими или ненесущими навесными наруж­ными стенами, а все конструк­ции внутри здания опираются на элементы каркаса или на самостоятельные фундаменты. Их строят многопролетными с пролетами одинаковой или раз­ной ширины и высоты или однопролетными. Такие здания воз­водят с плоскими или скатными пологими покрытиями, бесфонарными или с фо­нарными надстройками.

Одноэтажные производственные здания каркасные бывают с самонесущими или ненесущими навесными наружными стенами, а все конструкции внутри здания опираются на элементы каркаса или на самостоятельные фундаменты. Их строят многопролетными с пролетами одинаковой или раз ной ширины и высоты или однопролетными. Такие здания возводят с плоскими (рис. 7, а) или скатными пологими покрытиями, бесфонарными или с фонарными надстройками (рис. 7, б).

Рис. 7. Схемы каркасов одноэтажных промышленных зданий: а — с плоской кровлей, б — со скатной кровлей и фонарями; 1 — фундаментные балки, 2 — фундаменты, 3 — колонны крайнего ряда, 4 — колонны среднего ряда, 5 — подкра­новые балки, 6 — балки покрытия, 7 — плиты покрытия, 8 — воронка водостока, 9 — утеплитель и кровля, 10 — парапет, 11 — панели стены, 12 — оконные переплеты, 13 — пол, 14 — фонарь, 15— стропильные фермы

 

В многопролетных цехах при необходимости редкого расположения колонн по сред­ним рядам стропильные фермы 15 опирают на подстропильные фермы, устанавли­ваемые по продольным рядам колонн обычно в том же уровне, что и стропильные фермы. Крупнопанельные железобетонные плиты 7 опирают непосредственно на балки 6 покрытия или на верхние пояса стропильных ферм и прикрепляют к ним в трех углах монтажной сваркой.

Вместо кирпичных стен часто устраивают стены 11 из навесных крупноразмерных железобетонных, асбестоцементных и других панелей, прикрепляемых непосредственно к колоннам каркаса.

Для устойчивости и пространственной жесткости каркаса здания к поясам ферм и между колоннами прикрепляют вертикальные и горизонтальные связи.

Фонари 14 располагают вдоль пролетов здания. Боковые вертикальные поверхности П-образных фонарей делают остекленными открывающимися или глухими, чтобы обеспечить не только освещение, но и проветривание помещений.