Напряженное состояние сжатых элементов. этот раздел требует больше пояснений

 

 

 

При расчете железобетонных элементов на действие продольных сил случайный эксцентриситет принимается не менее:

, где - расчетная длина элемента;

, где - высота сечения элемента;

мм.

Армирование назначается симметричным () при эксцентриситетах всегда и преимущественно симметричным при малых эксцентриситетах.

;

- малые эксцентриситеты;

- большие эксцентриситеты.

 

13.5.2. Расчет сжатых элементов при случайных
эксцентриситетах.

Случайный эксцентриситет обусловлен факторами, которые не учитываются в расчетах. Элемент рассматривается как центрально сжатый при: ,

Условие прочности:

()

Расчет сжатых элементов из бетона классов В15-В35 на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом, равным случайному эксцентриситету , при допускается производить из условия:

()

где - коэффициент продольного изгиба принимается при длительном действии нагрузки по таблице 7 в зависимости от гибкости , при кратковременном действии нагрузки значения определяют по таблице 8.

Таблица 7.

	0,92	0,90	0,83	0,70

 

Таблица 8.

	0,90	0,85
Примечание: Промежуточные значения определяют по линейной интерполяции.

Расчетная длина элемента , принимается в зависимости от расчетной схемы (рис. 57).

Порядок подбора арматуры.

Известно: усилие N, размеры сечения, длина элемента, расчетная схема, материалы и условия эксплуатации.

1. Устанавливают ;

2. Устанавливают гибкость ;

3. Принимают по таблице;

4. Вычисляют площадь арматуры из условия: → .

5. Назначают по сортаменту с соблюдением требований по конструированию армирования сечения.

6. Проверяют коэффициент армирования:

.

7. Назначают по конструктивным требованиям поперечное армирование.

 

Предварительно-напряженные железобетонные конструкции.

 

Как уже отмечалось, бетон обладает малой растяжимостью. Вследствие этого существенным недостатком железобетонных конструкций является малая трещиностойкость, стремление устранить этот недостаток привело к созданию более совершенных в техническом отношении предварительно-напряженных конструкций.

Основная идея этих конструкций состоит в том, что путем искусственного предварительного обжатия в тех местах конструкций, где эксплуатационная нагрузка вызывает растяжение, появление нежелательных растягивающих усилий в бетоне отодвигается на более поздний этап загружения или даже совсем исключается. Таким образом, принципиальное отличие предварительно-напряженных конструкций от обычных заключается в том, что еще до установки их в эксплуатационное положение, т.е. при отсутствии внешней нагрузки, в них уже будут начальные напряжения, выгодные с точки зрения эксплуатации.

Предварительное обжатие бетона чаще всего достигается путем предварительного натяжения арматуры и последующей ее надежной анкеровки в бетоне. После отпуска натяжных приспособлений арматура, стремясь вернуться в начальное положение и будучи заанкеренной в бетоне, обжимает последний в заданном месте и с заданной силой.

 

13.6.1. Методы создания предварительного напряжения.

 

Предварительное натяжение арматуры можно выполнить либо на упоры, либо непосредственно на бетон элемента.

Натяжение на упоры осуществляется непосредственно до бетонирования элемента:

- арматура в натянутом состоянии закрепляется на упорах стендов или форм;

- проводится заливка бетонной смеси с последующим твердением ее и сцеплением с арматурой, бетон приобретает заданную прочность, которая называется передаточной и составляет не менее 50% от кубиковой (проектной?) прочности бетона к моменту его обжатия;

- проводится отпуск преднапряжения арматуры и обжатия бетона; анкеровка арматуры в бетоне происходит за счет сцепления с бетоном. Иногда для этой цели применяются специальные анкерные устройства.

Натяжение на бетон осуществляется после изготовления бетонного или слабо армированного элемента, в котором предусматриваются каналы или пазы для преднапряженной арматуры:

- изготовление элемента;

- укладка арматуры в пазы или каналы;

- натяжение арматуры с упором натяжных приспособлений непосредственно на бетон элемента;

- анкеровка арматуры с помощью специальных анкерных устройств;

- заполнение каналов или пазов мелкозернистым бетоном для обеспечения сцепления арматуры с бетоном и защиты ее от коррозии.

Способы натяжения арматуры.

 

Арматуру натягивают:

1) Механическим (с помощью домкратов) способом;

2) Электротермическим способом, он включает нагрев арматуры до определенной температуры (300-3600) с помощью электротока, закрепления ее в нагретом состоянии, после остывания арматуры она становится напряженной, заливка бетона, отпуск преднапряжения;

3) Электромеханический способ – одновременно электронагрев и механическое растяжение.

Таким образом, независимо от способа натяжения арматуры в бетоне предварительно напряженной конструкции искусственно создается напряжение.

Напряжение в арматуре контролируется на всех стадиях изготовления и эксплуатации конструкции, оно должно быть оптимальным, чтобы обеспечить необходимое обжатие бетона, достаточное для обеспечения требуемой трещиностойкости и в то же время исключить разрыв арматуры или разрушение бетона от чрезмерного сжатия.

Самонапряжение бетона. Этот способ состоит в использовании бетонов, изготовленных на расширяющихся цементах. При расширении бетона в процессе твердения арматура так же удлиняется, в ней создается предварительное напряжение, которое передается бетону. Этот способ позволяет обойтись без сложных приспособлений для натяжения арматуры.

Предварительно напряженный железобетон не является особым железобетоном; он изготовляется из тех же материалов, что и обычный железобетон. Однако преднапряжение придает железобетону дополнительные качества, которые могут быть эффективно использованы. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что предварительное напряжение практически не влияет на величину разрушающей нагрузки, но существенно повышает трещиностойкость и жесткость железобетонных элементов.

Предварительное напряжение позволяет широко использовать высокопрочные материалы, экономить сталь (до 50-70%), способствовать, снижению общей массы конструкций, изготовлять большепролетные конструкции, что расширяет область применения железобетона.

Однако, предварительно напряженные конструкции более трудоемки в изготовлении, нуждаются в более сложном оборудовании, и требуют специальных мер по техники безопасности при натяжении арматуры.

Что касается стоимости конструкции, то, например, высокопрочная арматура по удельной стоимости (отношение цены к расчетному сопротивлению) оказывается более выгодной, чем горячекатаная стержневая.

В настоящее время в строительстве расширяется область применения предварительно напряженных конструкций. Однако, на ряду с ними применяются и обычные железобетонные конструкции.

 

13.6.3. Особенности расчета и конструирования
предварительно напряженных железобетонных
конструкций.

 

При расчете железобетонных конструкций кроме расчета на эксплуатационные нагрузки необходимо проводить:

- для сборных железобетонных конструкций расчет на усилия при транспортировании и монтаже;

- для преднапряженных железобетонных конструкций кроме этого расчет на усилия, действующие в стадии изготовления.

При эксплуатации обычные железобетонных конструкций испытывают воздействия внешних нагрузок, а преднапряженные – воздействие внешних сил и усилий обжатия.

Таким образом, предварительно напряженные железобетонных конструкций в период от изготовления до разрушения рассматривается в различных напряженных состояниях и при расчете по прочности проверяются на:

- прочность при изготовлении;

- прочность при эксплуатации;

- прочность при транспортировании и монтаже.

 

.

 

:

Защитный слой бетона до напрягаемой арматуры должен быть больше, чем до ненапрягаемой арматуры (≥40мм).

 

Кроме напряженной арматуры обязательно ставится арматура обычная, которая не соединяется с преднапрягаемой и назначается чаще всего конструктивно.