Достоинства и недостатки железобетонных и каменных конструкций

Основными показателями достоинств железобетонных и каменных конструкций являются:

- высокая прочность, определяемая прочностью бетона и его компонентов, прочностью природных и искусственных камней, прочностью стальной арматуры в железобетоне;

- долговечность;

- огнестойкость;

- стойкость к атмосферным воздействиям; коррозионная стойкость;

- индустриальность – возможность производства конструкций и их материалов в промышленных объемах в заводских условиях;

- высокие темпы возведения применительно к сборным железобетонным

конструкциям и крупноблочным каменным конструкциям;

- низкие эксплуатационные расходы.

Основными показателями недостатков железобетонных и каменных конструкций являются:

- значительный вес, превышающий в 7-15 раз вес стальных конструкций;

- низкая трещиностойкость ж/бетонных изгибаемых и растянутых

элементов, обусловленная низкой прочностью бетонов на растяжение;

- высокая трудоемкость изготовления;

- низкая сейсмическая стойкость каменной кладки;

- низкое термическое сопротивление тяжелых бетонов.

 

 

        2 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
                                И КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

О применении метода расчета конструкций по предельным

Состояниям

До 1955г. в СССР строительные конструкции рассчитывались разными методами в зависимости от применяемых материалов.

Металлические и деревянные конструкции – по допускаемым напряжениям с выполнением условия прочности: Ϭ=f(q )k ≤ [Ϭ]. Железобетонные и каменные – по разрушающим усилиям: M,N,Q = f (R ) k ≤ [M,N,Q]. При этом допускаемые напряжения [Ϭ] и разрушающие усилия [M,N,Q] назначались с едиными, нерасчлененными коэффициентами запаса прочности k , которые не позволяли учитывать изменчивость нагрузок(q )  на конструкции (особенно климатических), изменчивость прочностных характеристик материалов (R )  конструкций, их упруго-пластические свойства. Это приводило к перерасходу материалов.

В прогрессивном методе расчетов конструкций по попредельным состояниям, разработанным Келдышем В.А., Гвоздевым А.А., Стрелецким Н.С. и др., и применяемым в настоящее время, вместо единого коэффициента запаса прочности конструкций используются раздельные коэффициенты, учитывающие изменчивость нагрузок и их сочетаний, прочностных свойств материалов, условий эксплуатации конструкций.

Для учета изменчивости нагрузок введены коэффициенты надежности по нагрузкам γ  и коэффициенты сочетаний нагрузок Ψ; для учета изменчивости прочности материалов и условий работы – коэффициенты надежности по материалам для бетона и арматуры соответственно γ ,γ и коэффициенты условий работы – то же γ ,γ , для каменной кладки - γ .

Введение в расчеты конструкций по методу предельных состояний раздельных коэффициентов по нагрузкам, прочности материалов, условиям работы позволило приблизить расчетные предпосылки к действительным предельным состояниям работы конструкций.

Предельными состояниями конструкций являются такие состояния, при которых достигается предельная несущая способность конструкций или предельное состояние их пригодности к нормальной эксплуатации. Эти предельные состояния не должны быть превзойдены.

Конструкции должны соответствовать требованиям двух групп предельных состояний.

Расчеты по первой группе предельных состояний обеспечивают требуемую несущую способность конструкции – прочность, устойчивость формы (для тонкостенных конструкций), устойчивость положения (опрокидывание, скольжение, всплывание).

Расчеты по второй группе предельных состояний (по пригодности к нормальной эксплуатации) обеспечивают конструкции требуемую жесткость (ограничение деформаций) и трещиностойкость (для ж/бетонных конструкций расчеты по образованию и раскрытию трещин).

 

Нагрузки на конструкции

Нормативным документом, регламентирующим величины нагрузок, действующих на строительные конструкции, является Свод Правил СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» Актуализированная редакция СНиП 2.01.07.85*[3].

Для железобетонных конструкций следует учитывать нагрузки, действующие не только в стадии эксплуатации конструкций, но и в стадиях их изготовления, транспортирования и монтажа.

Согласно методу расчета конструкций по предельным состояниям нагрузки, установленные в нормах проектирования, называются нормативными нагрузками q . Опасность превышения нагрузкой нормативного значения учитывается коэффициентом надежности по нагрузке γ , который так же нормируется в СП[3] дифференцировано для каждого вида нагрузок. Расчетная нагрузка q = q  γ .

В расчетах конструкций по первой группе предельных состояний (прочность, устойчивость формы, устойчивость положения) используются расчетные нагрузки q .

В расчетах конструкций по второй группе предельных состояний (жесткость, трещиностойкость) используются нормативные нагрузки q (за исключением конструкций, в которых образование трещин не допускается).

По продолжительности действия на конструкции нагрузки подразделяются на: постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).

Постоянные нагрузки включают в себя: собственный вес частей зданий, вес грунтовых засыпок и насыпей, воздействие предварительного напряжения арматуры.

Временные длительные нагрузки: вес перегородок, оборудования и материалов, находящихся на длительном хранении, вес сыпучих тел и др.

Временные  кратковременные нагрузки: снеговые, ветровые, гололедные, крановые, вес людей и временного оборудования (мебели и др.).

Временные особые нагрузки: сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки при авариях и просадках грунтов.

В расчетах конструкций следует учитывать наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок, т.е. их одновременное воздействие на конструкции. Сочетания нагрузок подразделяются на два вида: основные и особые.

Основные сочетания включают нагрузки: постоянные, временные длительные и кратковременные. Для основных и особых сочетаний коэффициенты сочетаний  длительных равномерно распределенных нагрузок ᴪ = 1,0; ᴪ =ᴪ =…=0,95 в зависимости от степени влияния нагрузки, для остальных нагрузок ᴪ =1,0. Коэффициенты сочетаний кратковременных

нагрузок ᴪ =1,0; ᴪ =0,9; ᴪ =ᴪ =…=0,7. ᴪ ,ᴪ - коэффициенты для основных кратковременных нагрузок; ᴪ ,ᴪ  - для остальных.

Особые сочетания включают нагрузки: постоянные, временные длительные, временные кратковременные, одну особую. В особых сочетаниях для всех кратковременных нагрузок (кроме оговоренных в нормах) ᴪ=0,8.

Постоянные нормативные нагрузки от веса строительных конструкций определяют по их проектным размерам и значениям объемных плотностей.

Временные нормативные нагрузки на перекрытия и покрытия зданий, а так же их коэффициенты γ  определяют в соответствии с указаниями СП[3]. Параметры нормативных значений климатических нагрузок: ветровое давление (скоростной напор ветра) и нагрузка от снега на 1м  горизонтальной поверхности земли определены там же согласно районированию всей территории РФ на специальных географических картах.