Расчет ж/бетонных элементов на продавливание

Расчет ж/бетонных конструкций на продавливание производят для элементов плоских плит при действии на них нормально приложенных сосредоточенных сил. Например, частыми случаями расчетов на продавливание являются расчеты фундаментных плит, воспринимающих вертикальные сосредоточенные нагрузки от колонн, стоек, столбов.

 

При расчете элемента конструкции на продавливание рассматривается  расчетное поперечное сечение, расположенное вокруг зоны передачи вертикального усилия на расстоянии h /2 нормально к продольной оси элемента, как показано на рис.8.2. Названное поперечное сечение образует пространственный контур с рабочей высотой h - контур расчетного поперечного сечения.

 

Рисунок 8.2 К расчету на продавливание

 

Действующие в бетоне касательные усилия по контуру расчетного поперечного сечения должны быть восприняты бетоном с его сопротивлением осевому растяжению R  и поперечной арматурой, если она есть.

Условие прочности на продавливание элемента без поперечной арматуры имеет вид:                           N ≤ N .                                                 (8.2)

Здесь N –расчетная сосредоточенная сила от внешней нагрузки; N - предельное усилие, воспринимаемое бетоном в расчетном сечении контура - N = R А ,  А = Uh - площадь боковой поверхности контура расчетного сечения; U - периметр основания контура расчетного сечения, применительно к рис.8.2 U=4(b+h ).

Пример 10. Для столбчатого монолитного фундамента кирпичного столба, показанного на рис.8.3, выполнить расчет на продавливание для конструкции нижней ступени (фундаментной плиты) при следующих данных: N=105,8тн, бетон фундамента тяжелый класса В15 по прочности на сжатие,

R =7,6кг/см , γ =0,9, отпор грунта p =2,64кг/см .

Решение: Расчету на продавливание подлежит нижняя ступень фундамента на предмет продавливания ее вышерасположенным телом фундамента по боковой поверхности контура расчетного сечения, обозначенного пунктирной линией на рис.8.3. При отсутствии поперечной арматуры условие прочности бетонного сечения на продавливание имеет вид (8.2):

N  ≤ N . Здесь N - расчетная продавливающая сила, уменьшенная на усилие, создаваемое отпором грунта на площади подошвы, ограниченной контуром расчетного сечения, рис.8.3.

N = N-p A=105800-2,64(200-2x27) =105800-56274=49526кг.

 

 

Рисунок 8.3 К примеру 10

 

N = γ R А , А =Uh , U=4(a1+h )= 4(90+56)=584см - периметр основания контура расчетного сечения.

 А =584х56=32704см -площадь боковой поверхности контура расчетного сечения. Тогда N = γ R А =0,9х7,6х32704=223695кг>N =49526кг. Прочность нижней ступени фундамента на продавливание обеспечена.

9 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО
НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Сущность и способы создания предварительных напряжений в железобетонных конструкциях рассмотрены в п.4.1. В бетоне предварительно напряженной ж/бетонной конструкции на стадии ее изготовления создаются предварительные напряжения сжатия, в арматуре – растяжения. В результате предварительно напряженные ж/бетонные конструкции обладают повышенной жесткостью и,главное, - повышенной трещиностойкостью. Целесообразным для предварительно напряженных конструкций является применение высокопрочных бетонов и арматурных сталей.

 

 

9.1 Материалы для предварительно напряженных

Железобетонных конструкций

Для предварительно напряженных ж/бетонных конструкций следует применять тяжелые бетоны класса по прочности на сжатие не ниже В20 в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры.

В качестве напрягаемой следует предусматривать арматуру:

- горячекатаную и термомеханически упрочненную периодического

  профиля  классов  А600, А800, А1000;

- холоднодеформированную перидического профиля классов Вр1200,

Вр1300, Вр1400, Вр1500, Вр1600;

- канатную классов К1400, К1500,К1600,К1700.

В качестве ненапрягаемой следует предусматривать арматуру:

-горячекатанную гладкую класса А240;

-горячекатанную термомеханически упрочненную и

 холоднодеформированную периодического профиля классов

 А400,А500,А600,В500,Вр500.

 

Предварительные напряжения арматуры

При проектировании предварительно напряженных конструкций величина предварительных напряжений в арматуре назначается с учетом механических свойств арматурной стали. Предварительные напряжения растяжения в арматуре должны находится в рамках упругой работы стали и, в то же время, не должны быть слишком низкими, т.к. слабо натянутая арматура не создаст эффекта обжатия бетона.

Предварительные напряжения в арматуре Ϭ  принимают равными:

Ϭ ≤ 0,9 R  - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;

Ϭ ≤ 0,8 R  - дляхолоднодеформированной и канатной арматуры;

 

9.3 Потери предварительных напряжений арматуры

При расчетах предварительно напряженных железобетонных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений в арматуре Ϭ вследствие потерь этих напряжений, возникающих до передачи усилий натяжения арматуры на бетон (первые потери) и после передачи усилий натяжения арматуры на бетон (вторые потери). При натяжении арматуры на упоры следует учитывать: (потери при натяжении арматуры на бетон здесь не рассматриваем)

Первые потери предварительных напряжений в арматуре:

- потери от релаксации напряжений в арматуре - δ Ϭ определяются в зависимости от класса арматуры, способа натяжения (механического, электротермического) согласно СП[1];

-потери от температурного перепада при термической обработке ж/б

конструкций при их изготовлении - δ Ϭ =1,25δ t, δ t =65º C;

- потери от деформаций стальной формы (упоров) –

δ Ϭ = , n - число стержней, δl - сближение упоров, l- расстояние между гранями упоров, Е -модуль упругости арматурной стали.

- потери деформаций анкеров натяжных устройств - δ Ϭ =()Е , где

-обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров, допускается

принимать =2мм -расстояние между наружными гранями упоров.

Вторые потери предварительных напряжений в арматуре:

- потери от усадки бетона для разных классов по прочности на сжатие     δ Ϭ

- потери от ползучести бетона- δ Ϭ .

Вторые потери определяются согласно норм проектирования [1] с учетом конкретных условий армирования и геометрических особенностей расположения арматурных стержней.

Полные значения первых и вторых потерь δ Ϭ = δ Ϭ . Усилие в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь P = A (Ϭ -  δ Ϭ ).

При проектировании конструкций полные потери предварительных напряжений в арматуре принимают δ Ϭ ≥ 1000кг/см2 (100мПа). В прочностных расчетах отклонения предварительных напряжений учитывают коэффициентом γ =0,9 при благоприятном влиянии преднапряжений, и γ  = 1,1- при неблагоприятном.

 

9.4 Расчет прочности нормальных сечений предварительно