Конструирование балочных монолитных перекрытий.

При пролетах до 9 м. возможны перекрытия с предварительно напряженными элементами,которые имеют вид ж.б доски и служат остовом растянутой зоны балки,снабженной арматурой.На эти элементы устанавливают корытообразные армированные элементы,а по ним,как по опалубочной форме.укладывается монолитный бетон.В неразрезных перекрытиях описанного типа над опорами устанавливают дополн. Арматуру.Конструкции сборно-монолитного перекрытия,в котором обьем монолитного бетона составляет 30процентов общего бетона в перекрытии.

Бетон замоноличивания укладывают в пазы м-у боковыми гранями смежных панелей. Неразрезность главной и второстепенной балок достигают укладкой на монтаже опорной арматуры.

Сборно –монолитные ребристые перекрытия расчитываютс учетом перераспределения моментов,что дает возможность уменьшить количество опорной арматуры,укладываемой на монтаже.

 

 

Рассчет плит, второстепенной и главной балок с учетом перераспределения усилий.

Расчетный пролет плиты принимают равным расстоянию в свету между второстепенными балками l₀ (до места изменения высоты сечения) и опирании на наружные стены-расстоянию от оси опоры на стене до грани ребра; для расчета плиты в плане перекрытия условно выделяется полоса шириной 1 метр.

Расчетный пролет второстепенных балок l₀ так же принимают равным расстоянию в свету между главными балками, а при опирании на наружные стены-расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки. Изгибающие моменты в неразрезанных балочных плитах и второстепенных балках с пролетами разной или отличающейся более чем на 20 проц. длиной, определяют с учетом перераспределения моментов и при этом создают равномерную силу. В многопролетной балке опорные моменты М_sup на средних опорах при распределенной нагрузке g равны между собой. Используя уравнение равновесия для сечения в середине пролета, находят

M_l+1/2M_sup+1/2M_sup=(g+v)l²/8

Отсюда M=M_l=M_sup=(g+v)l²/16

В первом пролете максимальный изгибающий момент будет в сечении, расположенном на расстоянии а(альфа) приблизительно равном 0,425l от свободной опоры при этом

M₀=0.123(g+v)l²

Используя уравнение равновесия и учитывая, что M_a=0. Получают

M_l=0.123(g+v)l²-0.425M_b

Если принять значение изгибающего момента на первой промежуточной опоре

M_b=(g+v)l²/14

То изгибающий момент в первом пролете

M_l=(g+v)l²/11

Если же принять равномерную схему M=M_l=M_b то M=(g+v)l²/11,6

Округляя знаменатель(с погрешностью 5 проц. в сторону увеличения изгибающего момента), получают на первой промежуточной опоре и в первом пролете изгибающий момент

M=(g+v)l²/11

В плитах окаймленных по всему контуру монолитно связанными с ним балками, изгибающие моменты под влиянием распоров в предельном равновесии уменьшаются. Поэтому в расчетах в сечениях средних пролетов на средних опорах они уменьшатся на 20 проц. при условии что h/l больше или равно1/30.

Конструирование и расчет неразрезного ригеля.

Конструирование неразрезного ригеля. Поперечное сечение ригеля может быть прямоугольным, тавровым с полками вверху, тавровым с полками внизу. При опирании панелей перекрытия на нижние полки ригеля таврового сечения строительная высота перекрытии уменьшается.Стыки ригелей размещают обычно непосредственно у боковой грани колонны. Действующий в стыках ригелей опорный момент вызывает растяжение верхней части и сжатие нижней (XI. 16, а). В стыковых соединениях ригель может опираться на железобетонную консоль колонны или же на опорный столик из уголков, выпущенных из колонны (XIЛ6,б). В верхней части стыка выпуски арматуры из колонны и ригеля соединяются вставкой арматуры на ванной сварке. Вставка арматуры повышает точность монтажного соединения в случае нарушения соосности выпусков арматуры. В нижней части стыка монтажными швами соединяются закладные детали колонны и ригеля. После приварки монтажных хомутов полость стыка бетонируется.

Расчет неразрезного ригеля. Ригель многопролетного перекрытия представляет собой элемент рамной конструкции. При свободном опирании концов ригеля на наружные стены и равных пролетах ригель можно рассчитывать как неразрезную балку. При этом возможен учет образования пластических шарниров, приводящих к перераспределению и выравниванию нагибающих моментов между отдельными сечениями.

 

 

Метод предельного равновесия. Образование пластических шарниров и перераспределение усилий в предельном равновесии статически неопределимой ж.б. конструкции.

Расчёт железобетонной плиты этим способом можно разбить на

несколько этапов.

Во-первых, устанавливается предельная равномерно распределённая

нагрузка для заданной параметрами α1, α2,…,αn схемы излома:

q = f(α1, α2,…,αn,L1, L2, m1, m2), (1)

где L1, L2- характерные размеры плиты в плане; m1, m2 – значения

погонных (кН м / м) предельных моментов для различных направлений

армирования.

Во- вторых из условия: q → min определяются значения

параметров α1, α2,…,αn, соответствующих действительной схеме излома

плиты. Это условие приводит к системе уравнений:

, где i = 1, 2,…, n.

На третьем этапе задаются соотношения предельных моментов; при

двух рядах арматуры задаётся отношение m1 /m2 – по опыту

проектирования или по рекомендациям в справочной литературе (из

экономических соображений), нагрузка qmin = qрасч. (собственный вес

плиты и полезная нагрузка на перекрытие с соответствующими Рис. 1 Фрагмент плана

перекрытия

коэффициентами) и определяются значения m1 и m2. Если на плиту

действует только равномерно распределённая нагрузка, то по значениям

m1 и m2 подбирают сечение арматуры. Если кроме равномерно

распределённой нагрузки действует неравномерная (сосредоточенная и

полосовая), то схему излома плиты, вообще говоря, следует определять

при совместном действии всех этих нагрузок. Для новой схемы

разрушения значения α1, α2,…,αn будут другими.

 

 

прод к 55 При расчете конструкций по методу предельного равновесия предполагается двухстадийный характер деформирования материа­ла: в первой стадии материал подчиняется закону Гука, пока на­пряжения не достигнут предела текучести; а затем во второй ста­дии, предполагая, что в нем в определенной стадии нагружения в опасных сечениях беспредельно развиваются пластические дефор­мации при постоянном напряжении. Суть метода состоит в том, что конструкция рассматривается в момент, непосредственно предшествующий ее разрушению, когда еще выполняются условия равновесия для внутренних и внешних сил, достигающих предельных значений. Отсюда и произошло наз­вание метода предельного равновесия. Реальные конструкции представляют собой в большинстве случаев многократно статически неопределимые системы, материал которых обладает свойством пластичности. Благодаря этому конст­рукции обладают дополнительными резервами несущей способнос­ти. После того, как в наиболее опасных сечениях напряжения до­стигают предела текучести, в отличие от статически определимых систем, статически неопределимые системы могут нести дополни­тельные нагрузки за счет перераспределения внутренних сил.

Для систем, работающих преимущественно на изгиб, разрушение сечения определяется в основном величиной изгибающего момента. Рассмотрим предельное состояние балки с двумя шар­нирно опертыми концами, от действия силы P, приложен­ной в середине пролета. В статически определимой бал­ке (рис.18.3), как известно, нормальные напряжения в поперечных сечениях в упру­гой стадии, изменяются по высоте сечения по линейному закону и пропорциональны величине изгибающего мо­мента. При увеличении нагрузки, пластические деформации проникают вглубь сечения, вплоть до появления в нем пластического шарнира, т.е. состояния сечения, при котором все ее точки пере­шли в пластическое состояние. В пластическом шарнире момент достигает предельной величины, когда эпюра нормальных напря­жений во всех точках в опасном сечении принимает значение (рис.18.3, б).

 

Согласно диаграмме дефор­мирования материала по Пран­дтлю, продольные волокна бал­ки в этом сечении испытывают беспредельно возрастающие де­формации. В этих условиях можно говорить о формирова­нии пластического шарнира в сечении, который превращает данную балку в механизм (рис.18.4). Это означает, что с возникновением пластического шарнира про­исходит полное исчерпание несущей способности балки, т.е. задан­ная система разрушается. Величину силы, вызывающую образова­ние в балке пластического шарнира, называют предельной си­лой метода предельного состояния.

 

56 арматура

Под арматурой традиционно понимают гибкие стальные стержни, размещаемые в массе бетона таким образом, чтобы они эффективно воспринимали растягивающие усилия, вызванные внешними нагрузками и воздействиями. Кроме того, в некоторых случаях арматура может быть установлена для усиления сжатой зоны бетона в изгибаемых и внецентренно нагруженных элементах, либо в условно центрально сжатых элементах.

К арматуре, применяемой в железобетонных и предварительно напряженных конструкциях, предъявляют следующие требования:

- максимально высокое нормативное сопротивление (физический или условный предел текучести);

- хорошие упругие свойства (высокие значения характеристики предела упругости и пропорциональности), что важно для снижения потерь предварительного напряжения от релаксации и ползучести стали;

- высокие пластические свойства, характеризующиеся величиной удлинения при разрыве, что гарантирует конструкцию от преждевременного хрупкого разрушения по растянутой арматуре;

- высокая вязкость, характеризуемая наибольшим практически необходимым числом безопасных перегибов, что позволяет избежать снижения прочностных характеристик арматуры в процессе изготовления конструкции;

- способность арматуры к наилучшему сцеплению с бетоном, для чего поверхности арматуры придают соответствующее очертание и поверхность

Геометрические параметры периодического профиля, наносимого на поверхность арматуры в процессе производства

Кроме того, арматурные стали должны обладать:

– свариваемостью, характеризуемой образованием надежных соединений без трещин и других пороков металла в швах и прилегающих зонах;

– стойкостью против хладноломкости или склонностью к хрупкому разрушению под напряжением при отрицательных температурах;

– выносливостью, т.е. прочностью, при которой не наблюдается хрупкого разрушения стали при действии многократно повторяющейся нагрузки (при числе циклов n = 1×10⁶);

– приемлемыми реологическими свойствами, к которым относят ползучесть и релаксацию стали.

Под ползучестьюарматурной стали понимают, как и для бетона, рост деформаций во времени при постоянном уровне напряжений. Ползучесть стали увеличивается с ростом уровня растягивающих напряжений и температуры. Под релаксациейарматурной стали понимают снижение во времени начального уровня напряжений при постоянной величине деформации. Ползучесть и релаксация связаны со структурными изменениями материала происходящими под действием напряжений и окружающей среды. В общем случае реологические явления зависят от прочности и химического состава стали, технологии изготовления, температуры, геометрии поверхности, уровня напряжений и условий применения. Явления релаксации и ползучести стали описывают с использованием эмпирических зависимостей, полученных на основании опытов.