Классы бетона, изменение прочности во времени.

Классы бетона, изменение прочности во времени.

По показателям прочности устанавливается их гарантированное значение, так называемые классы бетона.

При проектировании конструкций в зависимости от назначения и условий эксплуатации нормами устанавливаются показатели качества бетона:

- класс бетона по прочности на сжатие и растяжение;

- марка по морозостойкости, плотности, водонепроницаемости, самонапряжению.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие(В, Па) и на растяжение В_t Класс бетона по прочности на сжатие – сопротивление сжатию кубов , испытанных через 28 суток при t=20 относительной влажности не ниже 55% с учетом статической изменчивости прочности. Чтобы оценить изменчивость прочности и обеспечить ее гарантированность для заданного класса бетона значения, прибегают к методам теории вероятности.

Для наблюдения значительной прочности выбирают партию не менее 60 образцов. При этом определяют:

R_m- среднее значение прочности по кубам или математическое ожидание;

S_m – средне квадратичное отклонение прочности, иначе, стандарт;

V_m – коэффициент вариации прочности бетонной партии.

Наименьшее вероятное значение временного сопротивления бетона определяется:

В нормах на проектирование предусматривается обеспеченность или доверительная вероятность не менее 95%, значит из 100 испытанных кубов не менее 95 должны обладать прочностью B. Это имеет место при значении
. Подставив в формулу, получим

Кривая нормального распределения Гаусса.

Нормами установлены классы бетона по прочности на сжатие B3,5…B60. Для проектирования ЖБК применяют класс бетона не ниже В7,5.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение - характеризуется прочностью бетона на осевое растяжение с учетом статистической изменчивости, применяя коэффициент вариации В_t= 0,8-3,2 МПа.

1-1

1 –рабочая арматура;

2 – распределительная арматура;

3 – монтажная арматура;

4 – поперечная арматура (хомуты)

 

Рис. – Армирование ЖБ элементов

 

Степень насыщения бетонного сечения арм-рой регламентируется СНиП в зависимости от вида конструкции и условий её работы. Степень насыщения арм-рой характеризуется коэфф-м армирования:

μ = A_s/A_b

Арм-ру классифицируют:

1)в зависимости от технологии изготовления:

- горячекатаная стержневая (d = 6 – 40 мм);

- холоднотянутая проволока (d = 3 – 8 мм);

2) в зависимости от способа последующего упрочнения:

- термически упрочнённая;

- упрочнённая вытяжкой или волочением; - термомеханическое упрочнение; 3) по форме поверхност - периодического профиля;- гладкая;

4) по способу применения: - напрягаемая;

- ненапрягаемая;

- жёсткая (прокатная сталь)

7 Классы арматуры. Прочностные и деформативные характеристики арматурной стали.

Вся арматурная сталь делится на классы. Классы стержневой горячекатаной арматуры обозначается А и в зависимости от её основных механических характеристик делится на 6 классов: АI - AVI. Если арматура термически упрочнена, её подразделяют на 4 класса и обозначают: A_TIII - A_T IV. Дополнительной буквой с (A_TIII_с) указывается возможность соединения этой арматуры сваркой. Буква к (A_TIII_к) характеризует повышенную коррозионную стойкость. Буква в

(A_TIII _в) - упрочнение вытяжкой. Специальная сталь обозначается A_сIII. АI - гладкая (d=6-40мм); AII - периодического профиля (d=10-80мм); AIII - горячекатаная периодического профиля (ёлочка d=6-40мм). Арматурную проволоку подразделяют на 2 класса: ВI и ВII - проволока гладкая (В_рI и В_рII - рифлёная).

В_рI - обыкновенная холоднотянутая низкоуглеродистая проволока. ВII и В_рII -проволока высокопрочная, углеродистая и изготовлена многократным волочением. Из поволок d=1.5 - 5 мм изготавливают 7-ми проволочные канаты класса К-7, К-19. Каждому классу арматуры соответствует определённая марка стали с одинаковыми механическими характеристиками, но различным химическим составом. В обозначении марки стали отражается содержание углерода и легирующих добавок. Например: 25Г2С (0,25% - содержание углерода; Г - сталь легирована марганцем; 2С - содержание кремния).

Основными физико-механическими характеристиками стали являются прочностные и деформативные характеристика, эти свойства характеризуют диаграммой напряжений-деформаций получаемой путём испытания на растяжения стандартных образцов.

1 - малоуглеродистые; 2 - высокоуглеродистые стали.

Все стали по характеру диаграммы делятся на: с явно выраженной площадкой текучести (мягкие) и не явно выраженной площадкой текучести (термоупрочнённые).

Для сталей имеющих физический предел текучести s_у - (для мягких сталей) принимается в расчётах за нормативное сопротивление, эти стали также имеют характеристику предела прочности s_us и предельное удлинение при разрыве. Высокие пластические свойства стали создают благоприятные условия для работы ЖБК.

Стали имеющие условный предел текучести, характеризуемые напряжением, при котором остаточные деформации составляют 0,2% от максимальных значений. В расчётах этих сталей используют условный предел текучести в качестве нормативной характеристики, используя, так же как и в бетоне, статические методы обработки. В зависимости от типа конструкции и условий эксплуатации учитываются часто следующие свойства арматурной стали: свариваемость, реологические свойства (ползучесть и релаксация), динамическое упрочнение (имеет место при действии кратковременных динамических нагрузок).

СУЩНОСТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЁННОГО ЖБ И СПОСОБЫ СОЗДАНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ. ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЙ В АРМАТУРЕ. СЦЕПЛЕНИЕ АРМ-РЫ С БЕТОНОМ. АНКЕРОВКА АРМ-РЫ В БЕТОНЕ.

Совместная работа арм-ры и бетона в ЖБК обеспечивается их сцеплением и различными конструктивными закреплениями арм-ры в бетоне. Сцепление – сопротивление забетонированного стержня выдёргиванию или продавливанию. Сцепление является основным свойством ЖБК и зависит от ряда физ.-механ. факторов:

1 – зацепления за бетон выступов на поверхности арм-ры периодич. профиля (70%);

2 – сил трения, возникающих в результате обжатия арм-ры в процессе усадки бетона;

3 – склеивания арм-ры с бетоном благодаря клеящей способности цементного геля.

При круглой и гладкой арм-ре сопротивление скольжению уменьшается, а с повышением класса и возраста бетона и уменьшением В/Ц – увеличивается.

Экспериментально установлено, что напряжения сцепления по длине армат. стержня распределены неравномерно и их максимальная величина не зависит от длины заделки стержня в бетоне (l_an), в расчёт вводят средние напряжения сцепления.

а) стержень периодического профиля б) гладкий стержень

Рис. – Сцепление арм-ры с бетоном

Среднее значение напряжений:

d – диаметр стержня; l_an – длина анкеровки.

Как правило, для гладких стержней при средних марках бетона величина τ_bd,m находится в пределах 2,5…4,0 МПа, для стержней периодического профиля – до 7,0 МПа.

Закрепление концов арм-ры в бетоне обеспечивают с запуском арм-ры за рассматриваемое сечение на длину зоны передачи усилий с арм-ры на бетон, т.е. рассчитывается длина анкеровки (l_an). Помимо этого, сцепление арм-ры с бетоном обеспечивается с помощью анкерных устройств.

Непреднапрягаемая арм-ра из гладких стержней анкеруется в виде полукруглых крюков диаметром 2,5d. В сетках и каркасах из гладкой арм-ры привариваются стержни поперечного направления. Для непреднапряжённой конструкции для стержней периодического профиля рассчитывается l_an:

l_an = [w_an·(R_s/R_b) + Δλ_an]·d ≥ (15…20)d

w_an, Δλ_an – коэфф-ты условий работы и запаса прочности, определяются по СНиП

l_an,min = (20…25) см

В изгибаемых элементах растянутые стержни должны быть заведены за грань свободной опоры на величину не менее 10d. Если на приопорных участках отсутствуют трещины, l_an может быть уменьшена до 5d. Длина анкеровки в растянутом бетоне ≥ 25 см, в сжатом – 20 см.

Преднапряжённые ЖБК в процессе изготовления получают искусственно созданные значительные сжимающие напряжения в бетоне натяжением высокопрочной арм-ры. При использовании преднапряжения учитывают деформационные свойства бетона и арм-ры. Для преднапряжения используется, как правило, высокопрочная сталь, способная воспринимать напряжение σ_s > 340 МПа. К такой арм-ре относят AIV – AVI, AIIIв, AтIV – AтVI, проволоку В-II, канаты К-7, К-19. Применение преднапряжённого ЖБ позволяет: 1)существенно уменьшить расход стали засчёт использования арм-ры высокой прочности; 2) повысить трещиностойкость конструкции и прогибы, увеличить жёсткость; 3) повысить выносливость конструкции; 4) увеличить долговечность конструкции при эксплуатации их в агрессивных средах; 5) снизить массу конструкций, уменьшив расход бетона; 6) преднапряж. ЖБК могут служить заменой конструкций из стали и дерева.

Преднапряжённые конструкции работают по следующей схеме:

Для создания предварит. напряжения существует 2 схемы натяжения арм-ры:

1 – натяжение на упоры; применяется, в основном, в конструкциях малых и средних пролётов;

2 – натяжение на бетон; используют обычно в большепролётных конструкциях (фермы, мосты).

Рис. – Натяжение на упоры

Рис. – Натяжение на бетон

При натяжении на упоры арматурный стержень закрепляют с одной стороны на спец. упор, а с другой натягивают домкратом, который также закреплён на упоре. После натяжения стержня в форму укладывают бетонную смесь, которая, затвердевая, сцепляется с арм-рой. Если освободить арм-ру от упоров, то она, сокращаясь, обжимает бетон.

При натяжении на бетон сначала изготавливается конструкция, как правило, слабоармированная, или с расположенным в ней каналом. После приобретения бетоном необходимой прочности арматурный стержень закладывают в канал, закрепляя его с одной стороны анкером, а с другой - в домкрате. Стержень натягивают домкратом, а после натяжения его закрепляют вторым анкером (со стороны домкрата), который упирается в бетон. Когда домкрат убирают, в канал под давлением нагнетают цементный раствор или песчаный бетон, обеспечивающий сцепление арм-ры с бетоном.

Натяжение на упоры производится 1) механическим, 2) электротермическим и 3) электротермомеханическим способом. Для 1) используют гидравлические винтовые домкраты, намоточные машины, лебёдки. При 2) стержневую или проволочную арм-ру, снабжённую на концах ограничителями, предварительно нагревают до t = 300-350°С, в результате чего арм-ра удлиняется. Нагретые стержни укладывают в форму таким образом, чтобы ограничители оказывались за упорами формы. При остывании стержни укорачиваются, упоры этому препятствуют, в арм-ре возникают заданные растягивающие напряжения. После укладки и твердения бетона арм-ру отпускают с упоров и она обжимает бетон. Способ 3) – совмещение способов 1) и 2).

В последнее время для создания предварительного напряжения в конструкциях применяют бетоны на напрягающемся цементе. Увеличиваясь в объёме и имея хорошее сцепление с арм-рой, бетон создаёт растягивающие напряжения в ней. Такие конструкции – самонапряжённые, метод – физико-химический.

В зависимости от способа изготовления и вида напрягаемой арм-ры, она может применяться с анкерами на концах или без них. Длина зоны анкеровки в напрягаемой арм-ре без анкеров принимается равной длине зоны передачи напряжения с арм-ры на бетон (l_p): l_p = (w_p·σ_sp/R_bp + λ_p)·d

σ_sp – преднапряжение в арм-ре с учётом потерь;

R_bp – передаточная прочность бетона.

В элементах из бетона на пористых заполнителях длина анкеровки увеличивается на 20%. Для преднапряж. арм-ры периодического профиля: l_p ≥ 15d.

Анкеры являются обязательными при натяжении арм-ры на бетон, а также на упоры, если сцепление арм-ры с бетоном оказывается недостаточным. Зона анкеровки при недостаточной её величине может иметь продольные трещины, местное смятие бетона в торцах или проскальзывание арматурных стержней. Для предотвращения этих дефектов продольные участки элемента усиливают путём увеличения поперечного сечения арм-ры, устройства поперечной и косвенной арм-ры, охватывающей все продольные стержни, и повышением класса бетона.

В зонах передачи напряжений устраиваются также анкерные устройства на стержнях: гайки, навинчиваемые на нарезные концы стержня; высаженные на одном из концов головки; цанговые зажимы и коротыши, привариваемые к стержню.

Потери предварит. напряжения. Экспериментально доказано, что начальное преднапряжение арм-ры не остаётся постоянным, а уменьшается с течением времени из-за потерь. Эти потери обусловлены физико-механич. свойствами материалов, технологией изготовления и конструкцией элементов.

Различают потери первые (σ_losI) и вторые (σ_losII). Каждые из этих потерь характеризуются определёнными значениями и в состав первых входят потери σ₁ – σ₆, в состав вторых – σ₇ – σ₁₁. Каждая величина потерь рассчитывается или назначается в соответствии с требованиями СНиП, видом арм-ры и методом создания преднапряжения.

Первые потери возникают до обжатия бетона и в основном учитывают реалогические свойства стали (технологические потери):

1) потери от релаксации напряжений в арм-ре при механическом способе натяжения – σ₁;

2) потери от температурного перепада (разность температур натянутой арм-ры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при прогреве бетона) – σ₂; 3) потери от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств – σ₃;

4) потери от трения арматуры при натяжении на бетон вследствие трения о стенки каналов или поверхность конструкций – σ₄;

5) потери от деформации стальной формы при изготовлении преднапряжённых ЖБК – σ₅;

6) потери от быстро натекающей ползучести бетона – σ₆.

Вторые потери возникают в уже изготовленном изделии в результате обжатия бетона (эксплуатационные потери):

1) потери от релаксации напряжений при натяжении на бетон – σ₇;

2) потери от усадки бетона и соответствующего укорочения элемента – σ₈, зависят от вида бетона, способа натяжения и условий твердения;

3) потери от ползучести бетона – σ₉;

4) потери от смятия бетона под витками стержневой или кольцевой арматуры – σ₁₀;

5) потери от деформаций обжатия стыков между блоками сборных конструкций – σ₁₁.

 

При натяжении на упоры:

 

σ_losI = σ₁ + σ₂ + σ₃ + σ₄ + σ₅ + σ₆

 

σ_losII = σ₈ + σ₉

 

При натяжении на бетон:

 

σ_losI = σ₃ + σ₄

 

σ_losII = σ₇ + σ₈ + σ₉ + σ₁₀ + σ₁₁

 

Сумма потерь первых и вторых может составлять в пределах 30% от назначаемого преднапряжения.

σ_los = σ_losI + σ_losII ≥ 100 МПа

 

В расчётах принимают сумму потерь не менее 100 МПа

Расчетные коэффициенты: коэффициенты перегрузки, коэффициенты безопасности по бетону и арматуре. Нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры. Коэффициенты условия работы бетона, арматуры и конструкции. Нормальные и расчетные нагрузки. Сочетание усилий: основные и особые.

При расчете жбк по предельным состояниям, действующие на конструкцию нагрузки и прочностные характеристики материалов учитывают возможную их изменчивость и могут отличаться от средних значений. Поэтому для обеспечения нормальной эксплуатации сооружения и возможности наступления предельных состояний конструкций вводиться система коэффициентов, учитывающая неблагоприятную сторону различных факторов. К таким коэффициентам относится:

- коэффициент надежности по нагрузке j_f, учитывающий изменчивость нагрузок или воздействий;

- коэффициент надежности по бетону и арматуре j_b, j_s, учитывающий изменчивость прочностных свойств материалов;

- коэффициент надежности по назначению конструкций j_n, учитывающий степень ответственности и капитальности зданий и сооружений;

- j_bi, j_si,- коэффициенты условий работы бетона и арматуры, позволяющие оценить особенности материала конструкций и условия работы;

- коэффициент ,учитывающий сочетание нагрузок, действующих на конструкцию.

Расчетные коэффициенты устанавливают на основе вероятности на статических методах. Они обеспечивают работу конструкций на стадии транспортирования, изготовления и монтажа.

При проектировании следует учитывать нагрузки, возникающие при возведении и экплуатации сооружения, а также при хранении и перевозке конструкций. Нагрузки, используемые в расчетах подразделяются на постоянные, временные и особые.

К постоянным нагрузкам относятся вес частей сооружения, вес и давление грунтов, воздействия предварительного напряжения.

Временные нагрузки делятся на длительные и кратковременные. К временным длительным относятся: вес стационарного оборудования, вес жидкости и твердых тел, нагрузки на перекрытие от складируемых материалов. К кратковременным относятся: вес людей и материалов в зонах обслуживания и ремонта, часть нагрузки на перекрытие здания, нагрузка от подвесных и мостовых кранов, снеговые и ветровые нагрузки, температурные воздействия.

К особым относятся: сейсмические, взрывного воздействия нагрузки, нагрузки от резкого нарушения технологического процесса, воздействия неравномерных деформаций основания.

Здания и сооружения подвергаются одновременно действию различных нагрузок, поэтому расчет должен выполняться с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний этих нагрузок или усилий, вызванными ими. В расчетах различают основные сочетания. К ним относятся постоянные, длительные и кратковременные нагрузки. Особые сочетания – все перечисленные нагрузки и плюс 1 особая.

Вероятность одновременного появления наибольших нагрузок учитывается коэффициентом сочетания . Если в основном сочетании включается постоянная и только одна временная нагрузка, то . При учете двух и более нагрузок временно длительно действующих . При появлении двух и более кратковременно действующих нагрузках .

В расчетах жбк используют нормативные и расчетные значения нагрузок. Установленные нормами наибольшие значения нагрузок, которые могут действовать на конструкцию при ее нормальной эксплуатации- нормативные. Фактическая нагрузка в силу различных обстоятельств может отличаться в большую или меньшую сторону. Это отклонение учитывается коэффициентом надежности по нагрузке j _f.

Расчет конструкций по первой группе предельных состояний производят с использованием расчетных нагрузок, которые определяются умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке.

Для постоянной нагрузки j _f.= 1,1-1,3, для временной j _f.= 1,2-1,6. При определении устойчивости принимают j _f.< 1.

При расчете по второй группе предельных состояний j _f.= 1. Учитывается меньшая опасность наступления предельного состояния по второй группе.

Степень ответственности здания и сооружения определяется размерами социального и материального ущерба при достижении конструкцией предельных состояний и учитывается при проектировании коэффициентом j _n. На этот коэффициент умножают расчетные значения нагрузок и усилий от них.

Установлено три класса ответственности зданий и сооружений:

1 особо ответственные здания j _n=1 (I класс)

2 здания гражданского и промышленного строительства j _n =0,95 (II класс)

3 одноэтажные здания и сооружения j _n =0,9 (III класс)

Расчетные и нормативные характеристики бетона и арматуры.

Прочностные характеристики материалов также как и нагрузки обладают изменчивостью. При проектировании в расчеты вводят расчетные и нормативные сопротивления материалов.

Нормативным сопротивлением бетона R_bn является призменная прочность на осевое сжатие, которое определяется по нормативному значению кубиковой прочности R_mn = B или по полученным экспериментальным данным образцов призм с учетом их обеспеченности 0,95.

Расчетное сопротивление бетона получают путем деления нормативного сопротивления.

где j _b =1,3- на сжатие; j _bt = 1,5 – на растяжение.

При расчете по I группе предельных состояний используют расчетное сопротивление бетона. При расчете по II группе предельных состояний j_b =1 b в расчет вводят нормативное значение сопротивления бетона.

Кроме коэффициента запаса прочности бетона в расчеты вводят коэффициент работы по бетону j_bi, который увеличивает или уменьшает расчетные или нормативные значения бетона j_b1 - j_b2. При расчете по II группе предельного состояния расчетное сопротивление бетона обозначается R _b,ser=R_bn.

Нормативное сопротивление арматуры R _{s, n} устанавливается с учетом статической изменчивости прочности и доверительной вероятности 0,95.

Наименьшее контролируемое значение для стержневой арматуры физического предела текучести приравнивается к нормативному сопротивлению

или условный предел текучести для проволочной арматуры.

где j_S – коэффициент надежности по арматуре – для горячекатаной арматуры класс AI – AIV j_S = 1,05- 1,15; для проволоки ВрI-II, B-II j_S= 1,1-1,2. При расчете по II группе предельных состояний j_S=1.

Расчетное сопротивление арматуры снижают за счет коэффициента условия работы арматуры j_S,I = 1 – 9, j_S1 – j_S9.

Расчет сжатых элементов

Основные принципы расчета заключаются в сопротивлении бетона и арматуры элементов внешней нагрузки продольной силы N. Эти совместные сопротивления должны превышать или быть равные внешнему воздействию.

НДС внецентренносжатых элементов зависит от гибкости, длительности действия нагрузки, вида закрепления концов элемента, от величины эксцентриситета продольной силы N.

В зависимости от эксцентриситета различают два случая расчета:

а) случай больших эксцентриситетов

б) случай малых эксцентриситетов

Характер разрушения при больших эксцентриситетах близок к характеру разрушения изгибаемых элементов (пластичное разрушение). При этом в растянутой и сжатой арматуре, а также в бетоне достигается предельное значение.

Если внецентренносжатые элементы имеют малые эксцентриситеты (рис в) или случайные эксцентриситеты (рис б), то сечение частично растянуто или все сечение сжато. В этом случае выполняется условие:

λ>ξ_Rh₀

Элементы имеют продольную арматуру, которая в процессе работы сечения не достигает предельного сопротивления. Разрушение таких элементов происходит благодаря разрушению сжатого бетона и сжатой арматуры. При расчетах эти элементы рассматривают как элементы с малым эксцентриситетом. Прочность нормального сечения внецентренносжатых элементов с большими и малыми эксцентриситетами считают обеспеченными, если момент от внешней нагрузки меньше или равен моменту внутренних усилий, взятых относительно центра тяжести растянутой арматуры или слабо сжатой.

Высоту сжатой зоны определяют из условия равновесия

λ>ξ_Rh₀

 

Под действием продольной силы N сжатые элементы изгибаются, в следствии чего начальный эксцентриситет увеличивается. При этом увеличивается изгибаемый момент и элемент разрушается раньше, чем имеющий малую гибкость. Нормами предусмотрено увеличение начального эксцентриситета на коэффициент η. Если гибкость элемента больше 14 (λ=е₀/h), для прямоугольного сечения λ>4. В этом случае производят расчет:

 

Если при расчете коэффициент η, учитывающий влияние продольного изгиба N_cr>N, необходимо изменить размеры сечения (высоту или класс бетона).

Растянутые элементы

Центральнорастянутые элементы - это такие элементы, в которых точка приложения расчетной силы N совпадает с точкой приложения равнодействующих усилий в продольной арматуре.

Внецентреннорастянутые элементы - это такие элементы, у которых продольная сила N действует с эксцентриситетом е₀ по отношению к вертикальной оси элемента или когда одновременно действует продольно-осевая сила N и изгибающий момент.

Центральнорастянутые элементы как правило выполняют преднапряженными с целью повышения их трещиностойкости, а арматуру в сечении располагают симметрично, чтобы избежать эксцентриситета при обжатии. Общие принципы конструирования внецентреннорастянутых элементов, те же, что и внецентренносжатых, т.е. продольную рабочую арматуру устанавливают по сторонам сечения перпендикулярно плоскости изгиба. Продольную рабочую арматуру затем связывают хомутами или поперечной арматурой. Стыки арматуры выполняют с помощью сварки.

Растянутые элементы армируют стержнями d=3-32мм. Если ширина трещин превысила предельную, то принято уменьшать диаметр расчетной рабочей арматуры, но при этом увеличивать количество стержней. Для растянутых элементов с ненапрягаемой арматурой применяют бетоны класса В15-В22,5. В предварительно напряженных конструкциях минимальный класс бетона В22,5.

Минимальный процент армирования устанавливают из условия предупреждения внезапного разрушения при раскрытии трещин. Для центральнорастянутых элементов μ=0,1%, для внецентреннорастянутых μ= 0,05%

Надкрановая часть

• Lo =2Н1; в плоскости рамы
• Lo =1,5Н1; из плоскости рамы
• Lo =Н1; высота надкрановой части

Подкрановая часть

• Lo =1,5Н1; в плоскости рамы

 

• Lo =0,8Н1; из плоскости рамы

• Lo =Н2; высота подкрановой части

Изгибающий момент и поперечную силу в сечениях колонны определяем, как в консольной балке загруженной продольной силой и упругой реакцией. Сечение колонны расчитывается с учетом влияния прогиба. назначается эксцентриситет продольной силы.

Получаем η=1/(1-N/Ncr)<=2,5

Подбор рабочей арматуры производят по формулам внецентренносжатых элементов, т.е. при большом эксцентриситете армирование принимается не симметричное; при незначительном эксцентриситете и близким по величине моментов разных знаков целесообразно подбирать симметричное армирование. As=As(штрих).

 

 

Аs>=6мм

Консоль колонны рассчитывается на действие опорного давления от подкрановых балок.

Ширина консоли назначается равной ширине колонны, а вылет консоли определяется из условия обеспечения прочности при опирании подкраноиой балки.

Q-нагрузка от подкрановой балки.

B – ширина подкрановой балки.

c- зазор между колонной и подкрановой балкой.(<=50мм)

lk=(Q/Rb*γb2*bб)+с

высота консоли в опорном сечении д.б. больше или равна 1/3h.

Продольная рабочая арматура подбирается по увеличенному значению изгибающего момента действующего в месте примыкания консоли к колонне.

As=(1,25*M)/(Rs*ho*ζ)

Диаметр и величина хомутов консоли назначается и проверяется расчетом на действие опорного давления от подкрановых балок. Хоьуты распологаются горизонтально либо наклонно с шагом меньше либо равно150мм и не более 1/4H, где Н – высота опорного сечения.

Для препятствия поперечного расширения бетона и увеличении его прочности при продольном сжатии устанавливают косвенную арматуру в виде пакета поперечных сварных сеток, которые рассчитываются в пакете не менее 4.

10d

Размер ячеек сетки 45*45мм. Класс А-1, А-4.

Двухветвевые колонны представляют собой многоэтажную многопролетную раму. Двухветвевые колонны расчитывают в предположении упругой работы материала.

При этом деформативностью распорок пренебрегают, полагая их абсолютно жесткими.

Надкрановая часть колонн расматривается как прямоугольное сечение и рассчитывается как внецентренносжатый элемент с учетом прогиба методом последовательных приближений. Во всех случаях процент армирования д.б. больше или равен μ min.

Т.е. μ=As/Ab<= μ min

Наименьший расход арматуры получается при армировании As<>As(штрих). Но при знакопеременном моменте армирование будет симметричным As=As(штрих).

Подкрановая часть колонны расчитывается как многоэтажная однопролетная рама, ригелями которой служат короткие жесткие распорки, а стойками менее жесткие ветви колонн. В целях упрощения расчетов принимается что продольная сила распределяется между ветвями по закону рычага, а изгибающий момент в ветвях определяется из условия, что нулевые точки моментов расположены в середине высоты панелей.

Распорка:

Msp=+(-)Q*S/2

Qsp= Msp/c*h=Q*S/c

Ветвь:

Nbr=N/2+(-)M*η/c

Mbr=Q*S/4

Если одна из ветвей в каком либо сечении окажется растянутой значение Nbr < 0, то момент сжатой ветви и распорки определяется из условия передачи всей поперечной силы в этом сечении на сжатую ветвь. Армирование сечений ветвей и распорок принимается симметричным в виду знакопеременного момента и одинаковой абсолютно величины.

Площадь поперечного сечения продольной арматуры сжатых ветвей будет определяться:

As=As(штрих)=(N*e-0,5* γb2*Rb*b*ho)/(Rs*(ho-a(штрих)))

Площадь сечения продольной арматуры растянутых стержней:

As= Nbr/Rs.

Площадь рабочей продольной арматуры распорки:

As=As(штрих)=Msp/(Rs*(ho-a(штрих))

Колонны расчитываются на монтажные нагрузки, а также на усилия при транспортировке. Глубина заделки продольных стержней распорки в бетон ветвей:

Lанк=(ωанк*Rs/Rb+Δλанк)*d/φo.

Где φo =1- для не напрягаемой арматуры.

Но Lанк д.б. не менее λанк*d.

Lанк=20d

Lанк=250мм.

Заделка сжатой или растянутой арматуры в сжатом бетоне:

Т.е. λ= 12мм- периодический профиль

Т.е. λ=15мм - гладкая арматура.

В узлах сопряжения промежуточной распорки с ветвями следует устанавливать дополнительную арматуру в виде сварных сеток или хомутов и короткие вертикальные стержни в плоскости хомутов распорки.

Торцы колонны так же, как и сплошной усиливаются сетками косвенного армирования.

2 2

Mmax=qmax*lc/3+(q1+q2)*lc/2

Qmax= qmax*lc/2+(q1+q2)*lc

Для армирования торцевого ребра назначаем каркас К-2 с рабочей арматурой, расположенной в верхней зоне, поперечную арматуру каркаса К-2 определяют из расчета наклонного сечения и распологают ее с шагом согластно эпюры поперечных сил.

As= Mmax/Rs*ho*ξ

Плита КЖС.

Крупноразмерная ж/б сводчатая. Эта плита состоит из короткой цилиндрической оболочки переменной толщины и 2-х преднапряженных ребер (или диафрагм) криволинейного очертания с уширениями в нижней и верхней частях.

В покрытиях плиты опираются на балку, уложенную по колоннам. Плиты КЖС экономичны и достаточно просты в изготовлении. Их недостатком является трудоемкость устройства кровли по криволинейной поверхности.

размеры плиты в плане 3*12м, 3*18м, 3*24м.

Оболочки 30-50мм в середине.

δ=140-160мм у торцов.

Высота плиты (1/20…1/15)l в середине пролета.

Диафрагмы проектируют минимальной толщины 40-50 мм с вертикальными ребрами жесткости.

Сопряжение оболочки с диафрагмой выполняют с помощью вута. Плита КЖС изготавливается из бетона класса В25-50 в зависимости от пролетов и нагрузок.

При расчете рлиту рассматривают как цилиндрический свод, работающий совместно с диафрагмами.полагают что вдоль направляющей оболочки оси х действует только продольная сила N, поперек вдоль оси Y – Q т Mизг.

Mизг воспринимается растянутой арматурой диафрагм и сжатой арматурой оболочки.

Армирование плиты осуществляется на основе расчета:

• диафрагма плиты по нормальному сечению расчитывается на действие момента. Расчетная схема – свободно опертая балка с равномерно распределенной нагрузкой.

 

As= M/Rs*ho*ξ*γs6- определение рабочей арматуры диафрагмы.

Арматуру устанавливают в нижней зоне диафрагм и анкеруют с помощью закладной детали МД-1 на опоре.

• Расчет диафрагм на действие Q производят в сечении расположенном на расстоянии 1м от оси опоры при этом должно соблюдаться условие:

Qd/2*b*ho<=0,5Rbt

Где b- толщина диафрагмы в сечении.

На приопорных участках на расстоянтт 0,1l устанавливают каркас с рабочей поперечной арматурой.

• Проверяют толщину оболочки в середине и на опорах:

h=M/Rb* γs6*Z*bf

M- изгибающий момент в рассматриваемом сечении.

Z- плечо внутренней пары сил, т.е. расстояние от срединной поверхности до центра тяжести рабочей арматуры.

Bf- ширина панели поверху.

• Расчитывают оболочку в сечении между диафрагмой, соединяющейся с оболочкой на изгиб в поперечном направлении. По результатам расчета принимаются сетки С-1 иС-2, расположенные по контуру оболочки.
• Производят расчет арматуры в торце плиты.

Ast=Nt,max/Rs

Где Nt,max – расчетное усилие в торцевой арматуре. Согластно этого расчета устанавливается каркас К-1.

• Расчетом определяют площадь рабочей арматуры поверхности анкеровки.
• Проверяют прочность сопряжения оболочки с диафрагмой.
• Производят расчет плиты по 2-му предельному состоянию.

Плита П.

Под малоуклонную кровлю. Имеет трапециевидные продольные ребра с уклоном верхнего пояса: I=1:20; 1:30. толщина полки 2