Сущность железобетона, достоинства и недостатки. Краткий исторический обзор развития железобетонных конструкций.

Сущность железобетона, достоинства и недостатки. Краткий исторический обзор развития железобетонных конструкций.

Ж/б – искусственный каменный материал, в котором под нагрузкой совместно работают бетон и арматура, рационально расположенная в растянутой и сжатой зонах конструкции.

Прочность бетона на сжатие (от 10-80 до 300 МПа) выше прочности на растяжение (1-4 МПа). Поэтому бетонные конструкции используют там, где основное усилие – сжимающая сила, а также в виде массивных конструкций и сооружений (дамбы, фундаменты) в остальных случаях используют ж/б.

Прочность стальной арматуры на растяжение и сжатие примерно равна 250-450МПа для мягкой стали и 800-1400МПа для высокопрочной ее целесообразно использовать для установки в растянутую зону сечения и для усиления сжатой зоны.

Сущность ж/б: заключается в том, чтобы каждый элемент использовался максимально рационально и размещался в зоне, где приносит максимальную пользу.

Достоинства: 1) относительно высокая прочность, 2) огнестойкость, 3) долговечность, 4) сейсмостойкость, 5) создание сооружений любой формы, 6) малые эксплуатационные расходы, 6) сопротивляемость атмосферным воздействиям и агрессивным средам, 7) использование местных материалов.

Недостатки: 1) большая плотность и масса, 2) высокая теплопроводность, 3) необходимость выдержки, 4) появление усадочных и силовых трещин.

В развитии ж/б выделяют 4 этапа:

1) Конец 19в – появление ж/б конструкций, эксперименты по созданию к-ций

2) Начало 20в – разработка первых теорий бетона и ж/б и использование в строительстве рамных и тонкостенных к-ций

3) Середина 20в (45-60гг) – индустриализация строительного производства, появление преднапряженных к-ций, развитие новых методов расчета и появление высокопрочных материалов

4) Конец 20в – проектирование к-ций с использованием ЭВМ и использование новых строительных материалов.

Перспективы развития:

1) Разработка высокопрочных и легких коррозионно стойких и напрягаемых бетонов.

2) Разработка новых видов к-ций с высокой степенью унификации

3) Создание новых видов стальной и неметаллической арматуры

4) Совершенствование видов опалубки и технологии ввозведения монолитного ж/б

5) Создание новых технологий бетонных и арматурных работ

6) Повышение долговечности и надежности

 

Факторы, обеспечивающие совместную работу бетона и арматуры. Виды ж/б. Область применения.

Факторы:

1) Механическое защемление бетонной смеси за рифленую поверхность арматуры

2) Силы трения между поверхностями бетона и арматуры

3) Силы адгезии (склеивания) между стальной арматурой и цем.гелем

4) Усилия обжатия арматуры бетонной смесью при ее усадке

5) Близкие коэффициенты теплового расширения

6) Защита бетоном арматуры от атмосферных и агрессивных воздействий и от механических повреждений.

Область применения:

1) Промышленное и гражданское строительство

2) Энергетическое строительство

3) Транспортное строительство (путепровод)

4) Железнодорожное строительство

5) Сельскохозяйственное строительство

6) Метрополитен, шахты

7) Водный транспорт (причалы)

8) Военное строительство (пусковые шахты)

Бетон. Классификация бетонов. Структура бетона. Прочность бетона.

Бетон – искусственный каменный материал, образующийся в результате твердения рационально подобранной смеси, состоящей из крупного и мелкого заполнителя, вяжущего вещества, затворителя и хим. и мин. добавок.

Классификация:

- По назначению: 1) конструкционный (несущие к-ции), 2) теплоизоляционный (ограждающие к-ции), 3) специальный (энергетическое строительство)

- По виду вяжущего: 1) цементные (внутри и снаружи здания), 2) известковые (внутри), 3) известково-цементные (для внутренних и наружных работ, но с защитным покрытием), 4) бетонополимерный, 5) полимербетон (синтетические смолы), 6) полимерсиликатные

- По виду заполнителя: 1) на плотных (щебень, гравий), 2) на пористых (керамзит, аглопорит), 3) на мелкозернистом (песок)

- По структуре: 1) плотные, 2) поризованные, 3) крупнозернистые, 4) крупнопористые

- По плотности: 1) тяжелые(2200-2600 кг/м3), 2) легкие (1200-2200), 3) сверхлегкие (500-1200)

- По зерновому составу: 1) крупнозернистые, 2) мелкозернистые

-По условиям твердения: 1) естественного, 2) тепло-влажностная обработка при атмосферном давлении, 3) автоклавного твердения.

Структура бетона:

1-цементный камень

2-щебень

3-песок

4-поры с воздухом

Структура бетона определяет его важные свойства: прочность и деформативность.

При затворении смеси водой начинается гидратация, образуется гель, а часть соединений выпадают в виде кристаллов. Гель твердеет, зерна заполнителей связываются кристаллическим сростком. Таким образом, структура бетона – решетка из цементного камня (включающего кристаллический сросток, гель и большое количество пор и капилляров с водой и воздухом), в которой хаотично расположены зерна песка и щебня.

Твердая кристаллическая часть и крупный заполнитель обуславливают упругие свойства бетона, а гелеобразная часть цементного камня обуславливает пластические свойства.

Прочность бетона.

Она зависит от времени и условий твердения, вида напряженного состояния, формы и размеров образцов, длительности нагружения.

Прочность нарастает со временем. Интенсивнее всего первые 28 суток, далее нарастание замедляется, но длится еще долго. Твердение ускоряется при повышении температуры и влажности среды.

Важнейшей прочностной характеристикой является осевое сжатие. Определяется кубиковая, призменная и цилиндрическая прочность.

Кубиковая R – временное сопротивление сжатию эталонных кубов с размеров 150мм, испытнных в возрасте 28 сут твердения в нормальных условиях, с полученной гарантированной обеспеченностью 0,95 – гарантированная прочность.

Призменная R_b. Прочность постоянная при соотношении сторон призмы Н:А=1:4, R_b=0.7..0.8R

Цилиндрическая. У цилиндра d=150 или 300 мм и Н=300 или 600мм.

Прочность при растяжении R_bt зависит от прочности цементного камня и сцепления его с заполнителем. Определяется испытанием на разрыв образца гантелеобразной формы. Можно также определить при раздавливании цилиндра или при изгибе призмы.

Прочность при местном сжатии (смятии) имеет место, когда нагрузка действует только на часть площади элемента.

Прочность на продавливание (срез). В реальных условиях чистый срез не встречается. При необходимости можно определить по формуле R_b,sh=0.7 )

 

 

10.

Совместная работа бетона и стальной арматуры обусловливается выгодным сочетанием физнко-механнческих свойств этих материалов: 1) при твердении бетона между ним и стальной арматурой создают значительные силы сцепления, вследствие чего в железобетонных элементах под нагрузкой оба материала деформируются; 2) плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает заключенную в нем стальную арматуру от коррозии, а также предохраняет арматуру от непосредственного действия огня;
3) сталь и бетон обладают близкими по значению температурнымн коэффициентами линейного расширения, поэтому при измененных температуры в пределах 100 °С в обоих материалах возникают несущественные начальные напряжения; скольжения арматуры в 6етоне не наблюдается.

 

Стадия I. При малых нагрузках на элемент напряжения в бетоне и арматуре невелики, деформации носят преимущественно упругий характер; зависимость между напряжениями и деформациями линейная и эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон сечения треугольные. С увеличением нагрузки на элемент в бетоне растянутой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволинейной, напряжения приближаются к пределу прочности при растяжении. Этим характеризуется конец стадии I. При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне растянутой зоны образуются трещины, наступает новое качественное состояние.
Стадия II. В том месте растянутой зоны, где образовались трещины, растягивающее усилие воспринимается арматурой и участком бетона растянутой зоны над трещиной. В интервалах растянутой зоны между трещинами сцепление арматуры с бетоном сохраняется, и по мере удаления от краев трещин растягивающие напряжения в бетоне увеличиваются, а в арматуре уменьшаются. С дальнейшим увеличением нагрузки на элемент в бетоне сжатой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений искривляется, а ордината максимального напряжения перемещается с края сечения в его глубину. Конец стадии II характеризуется началом заметных неупругих деформаций в арматуре.
Стадия III, или стадия разрушения. С дальнейшим увеличением нагрузки напряжения в стержневой арматуре достигают физического или условного предела текучести; напряжения в бетоне сжатой зоны под влиянием нарастающего прогиба элемента и сокращения высоты сжатой зоны также достигают временного сопротивления сжатию. Разрушение железобетонного элемента начинается по арматуре растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны

 

 

11.

Балки и плиты – основные виды изгибаемых элементов. Балки – это линейные элементы, для которых h «l» b (l– длина, b×h –размеры поперечного сечения).поперечные сечения балок – прямоугольное, тавровое с полкой вверху или внизу, трапециевидные. Высота балок изменяется в зависимости от нагрузки и составляет ⅛- , сечения балок принимают кратной 50 мм, если она не более 600 ммм, и кратной 100 мм при большей высоте. Ширину балок назначают (0,3-0,5)·h. Плиты – плоские элементы, для которых b» h «l.Наименьшая толщина плиты принимается по расчету, кратной 1мм, но не менее 40 мм для покрытий и 25-35 мм для межэтажных перекрытий. Минимальная толщина сборных плит – 25-35 мм.Балки и плиты являются составными элементами многих железобетонных конструкций, в первую очередь плоских перекрытий. Балки могут иметь самое различное поперечное сечение. Плиты могут быть сплошными, а также ребристыми или пустотелыми.

Железобетонные балки: а – поперечные сечения железобетонных балок; б – пример армирования балки сварными каркасами;

1- рабочая арматура; 2 – монтажная арматура; 3 – поперечная арматура

В балках продольная рабочая арматура служит для восприятия растягивающих усилий, возникающих от действия изгибающего момента М, поперечная арматура (поперечные стержни, открытые или замкнутые хомуты) – для восприятия вместе с бетоном поперечной силы Q, монтажная арматура – для крепления поперечной арматуры и для создания пространственного арматурного каркаса. Каркасы чаще всего бывают сварными, иногда вязаными. В узких балках (при b<l50 мм) применяют один сварной каркас, в широких – несколько, которые объединяют в пространственный путем установки соединительных стержней. Для экономии арматуры часть продольных стержней можно не доводить до опоры, но при b>150 мм не менее двух стержней должно доходить до опоры. Продольные стержни диаметром d= 10-40 мм размещают в растянутой зоне в 1-2 ряда с зазорами не менее d для удобства укладки бетона, а такжене менее 25 мм для верхних стержней или 30 мм для нижних. В некоторых случаях эти зазоры приходится увеличивать до 50 мм (если нижние стержни расположены по высоте более чем в два ряда или же если при бетонировании стержни находятся не в горизонтальном, а в вертикальном положении). При высоте сечения балки h>700 мм у боковых граней следует устанавливать продольные стержни d=10-12 мм через каждые 400 мм по высоте сечения. Площадь сечения продольной рабочей арматуры определяют расчетом; она должна составлять не менее μ=0,05% от площади сечения бетона. В балках предусматривают также поперечную арматуру, охватывающую крайние продольные стержни. При этом расстояние между поперечными стержнями у каждой поверхности элемента должно быть не более 2b и не более 500 мм. Расстояние между вертикальными поперечными стержнями в элементах, не имеющих отогнутой арматуры, принимают по расчету, однако с учетом следующих конструктивных ограничений:

на приопорных участках длиной ¼ пролета при равномерной нагрузке и высоте сечения h≤450 мм указанное расстояние принимается не более h/2 и не более 150 мм;

при большей высоте сечения – не более h/3 и не более 500 мм;

на остальной части пролета при высоте сечения h>300 мм расстояние между поперечными стержнями может быть увеличено до 0,75h, но не более чем до 500 мм.

Плиты армируют сетками, у которых арматура одного направления – рабочая, а другого – монтажная. Рабочая арматура воспринимает растягивающие усилия от изгибающего момента М, монтажная служит для связи рабочих стержней, а также для распределения сосредоточенных нагрузок, для сдерживания температурных и усадочных деформаций и т. п. В многопролетных плитах сетки в соответствии с эпюрой М размещают в пролетах снизу, а на опорах – сверху. Рабочие стержни диаметром d=3-10 мм размещают с шагом 100—200 мм, а поперечные стержни – с шагом 250-350 мм.

 

12.

Расчет ж/б конструкций по прочности сечений нормальных к продольной оси элементов имеющих простую симметричную форму с арматурой сосредоточенной у наиболее растянутой и сжатой грани и усилиями действующими в плоскости симметрии элемента выполненного из бетона не более С_50/60 Допускается производить по предельным усилиям с использованием уравнений равновесия.

Учитываются предпосылки:

Растянутый бетон из расчета исключается.

Соблюдается гипотеза плоских сечений.

Фактическая эпюра напряжений в сжатом бетоне заменяется прямоуг. Равной площади с ординатой равной расчетному сопротивлению бетона.

Предельное усилие в растянутой арматуре определяется при напряж. равных расчетному сопротивлению.

Предельное усилие в арматуре сжатой зоны принимаем равным расчетному сопротивлению, но не более чем напряжение соотв. относ деформ. бетона при сжатии.

Закон Гука: E=σ/Ɛ

Прочность конструкции определяется предельными усилиями в сжатом бетоне и растянутой арматуре при высоте сжатой зоны с предельной и предельными усилиями в сжатом бетоне и арматуре если высота сжатой зоны>предельной

ξ_cm=x_k/d_k

ξ≤ξ_lim – пластическое разрушение

ξ>ξ_lim – хрупкое разрушение

 

 

Учет гибкости элементов

При расчете сж. частей д.б. гарантия что при более невыгодных композициях нагрузок не создавать утраты стойкости всей системы либо ее отдельных частей. Потому при расчете ст. к-ций учитывается влияние гибкости и исходных несовершенств сж. частей. Упругость сж. частей и зависимость от расчетной длинны сж. элемента и радиуса инерции.

приним. По табл. СНБ для колонн высотных спостроек рассчитывается по формуле

расстояние м/ду вн. границами гориз.частей перекрытий обеспечивающих гориз. потдержку колонны в рассм. направлении.

зависит от коэф. жесткости сопрягаемых частей и определяется по формуле либо монограмме

Упругость влияет на величину расчетного эксцентриситета

Растянутые элементы

1 Центрально-растянутые элементы

2 Внецентренно-растянутые элементы

 

1) Центрально-растянутые элементы – элементы в каких точка приложения расчетной силы N совпадает с точкой приложения равнонод. усилий в продольной арматуре.

Центрально-растянутыми элементами явл. Затяжки арок и растянутые элементы сетки ферм, стены круглых резервуаров. Продольная напряг. и ненапряг. арматура в центрально-растянутых элементах предназначается для восприятия растягивающих усилий.

2)При проектировании центрально-растянутых частей употребляют прочную арматуру S - 800,1200,1400

Внецентренно-растянутые элементы – элементы у каких действие наружной растягивающей силы N не совпадает с линией деяния равнонод. усилий. Внецентренное-растяжение возникает в нижних поясах бескаркасных ферм, бункерах, силосах.

Ежели расчетная продольная сила приложена за пределами расстояния м/ду арматурой и - вариант огромных эксцентриситетов

В данном случае расчет прочности сечения создают принимая прямоугольные эпюры направленные в сж. Зоне бетона как для изгибающих эдементов

Ежели приобретенная из расчета высота в расчет подставляем

по формуле либо табл.

 

24.

При проектировании железобетонных конструкций надо обеспечить не только их прочность (первая группа предельных состояний), но и необходимую трещиностойкость и жесткость (вторая груша предельных состояний).

Под трещиностойкостью железобетонных конструкций понимают их сопротивление образованию и раскрытию трещин. В зависимости от условий работы элемента и вида применяемой арматуры к трещиностойкости нормальных и наклонных сечений железобетонных конструкций предъявляют требования, подразделяемые на три категории: 1) не допускается образование трещин; 2) допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин (асгс, < 0,2 мм) при условии обеспечения их последующего надежного закрытия (зажатия); 3) допускается ограниченное по ширине непродолжительное (а^ ^ОД мм) и продолжительное (асгс2^ 0,3 мм) раскрытие трещин.

Под непродолжительным раскрытием трещин понимают их раскрытие при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, а под продолжительным раскрытием — только от постоянных и длительных нагрузок.

Расчет по 1-й категории требований к трещиностойкости производят для расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке у/> 1 (как при расчете на прочность), расчет конструкций по 2-й и 3-й категориям требований к трещиностойкости ведут на действие расчетных нагрузок с коэффициентом yf— 1.

По 1-й категории рассчитывают предварительно напряженные конструкции, находящиеся под давлением жидкостей или газов (резервуары, напорные трубы), а также эксплуатируемые ниже уровня грунтовых вод при полностью растянутом сечении. Другие предварительно напряженные элементы в зависимости от условий работы конструкции и вида арматуры должны отвечать требованиям 2-й или 3-й категории. Все конструкции без предварительного напряжения должны отвечать требованиям 3-й категории.

 

 

25. Номенклатура сборных конструкций заводского изготовления.Соблюдение требований типизации и унификации. Габариты и очертания. При проектировании зданий и сооружений следует унифицировать основные размеры самих сооружений и предусмотреть применение элементов ограниченного числа типоразмеров.
Типизация. Под Типизацией понимают техническое направление в строительстве, позволяющее многократно осуществлять строительство предприятия, зданий и сооружений, изготовление строительных конструкций и деталей на основе специально разработанных типов проектов.
Унификация. Под унификацией понимают установление целесообразной однотипности объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений, конструкций, деталей, оборудования с целью сокращения числа типоразмеров и достижение взаимозаменяемости деталей.
Основой типизации и унификации является единая модульная систем кратность 100 мм.
Для одноэтажных зданий: Унификация пролетов кратны 6м т.е(12,18,24,30 и т.д)
Для многоэтажных зданий: Принята сетка колонн 6*6, 6*12, 12*12.
Принципы конструирования сборных ж/б элементов заводского изготовления:
Минимальные размеры сечения бетонных и ж/б элементов,определяется из расчета по действующим усилиям и соответствующим группам предельных состояний, назначают с учетом экономических требований, необходимости унификации опалубочных форм и армирования, а также условий технологии изготовления конструкции. Толщина защитного Слоя не более 50 мм. При толщине З/С > 50 мм, в растянутой зоне устанавливают арматуру в виде сеток 0.1Аs(где Аs-площадь сечения продольной арматуры). Толщина З/с для бетона,работающего в агрессивных средах назначается по СНиП.
Габариты и очертания: Принимают с учетом устройства и способа использования форм (опалубки).Например при использовании форм с откидными бортами очертание изделия не должно препятствовать повороту борта(рис1)

При использовании бортов с одним подвижны, а другим откидным бортом для возможности вертикального подъема конструкции при распалубке переходят от большей ширины к меньшей,например от нижней полки кК верхней (рис2).Угол принимают не менее 40 градусов.

рисунок1 рисунок2

Армирование железобетонных изделий.Требования к продольному и поперечному армированию.

Продольное армирование. В железобетонных элементах площадь сечения продольной растянутой арматуры, а также сжатой, если она требуется по расчету, в процентах площади сечения бетона, равной произведению ширины прямоугольного сечения либо ширины ребра таврового (двутаврового) сечения на рабочую высоту сечения. Для промежуточных значений гибкости элементов значение μs определяют по интерполяции. В бетонных конструкциях, если позволяет температура, следует предусматривать конструктивное армирование: в местах резкого изменения размеров сечения элементов; в бетонных стенах под и над проемами; во внецентренно сжатых элементах, рассчитываемых по прочности без работы растянутого бетона, у граней, где возникают растягивающие напряжения; при этом коэффициент армирования μs принимают не менее 0,025 %. В железобетонных линейных конструкциях и плитах наибольшие расстояния между осями стержней продольной арматуры, обеспечивающие эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций, а также ограничение ширины раскрытия трещин между стержнями арматуры, должны быть не более: 200 мм – при высоте поперечного сечения h до 150 мм; 1,5 h и 400 мм – при высоте поперечного сечения h свыше 150 мм. в железобетонных колоннах: 400 мм – в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба, и 500 мм – в направлении плоскости изгиба. В балках и ребрах шириной более 150 мм число продольных рабочих растянутых стержней в поперечном сечении должно быть не менее двух. При ширине балок и ребер 150 мм и менее допускается устанавливать в поперечном сечении один продольный стержень.В балках до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры не менее ½ площади сечения стержней в пролете и не менее двух стержней. В плитах до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры на 1 м ширины плиты площадью сечения не менее 1/3 площади сечения стержней на 1 м ширины плиты в пролете

Поперечное армирование. Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также с целью ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и предотвращения их бокового выпучивания в любом направлении. Поперечную арматуру устанавливают у всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура. При этом поперечная арматура должна охватывать крайние продольные стержни. Диаметр поперечной арматуры (хомутов) в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм. Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов принимают не менее 6 мм. В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры. В железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,5h и не более 300 мм. В сплошных плитах, а также в часторебристых плитах высотой не менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участке элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в изгибаемых элементах при наличии учитываемой в расчете сжатой продольной арматуры, с целью предотвращения выпучивания продольной арматуры, следует устанавливать поперечную арматуру с шагом не более 15d и не более 500 мм (d – диаметр сжатой продольной арматуры).

Подготовка конструкций к транспортировке и монтажу

Под монтажом понимают сборку и установку строительных конструкций из предварительно изготовленных элементов.

Монтажная технологичность – это приспособленность конструкций к условиям изготовления, транспортировки и монтажа с высоким качеством и минимальными затратами труда и материалов.

Организация монтажа существуют две основные схемы:

1. Со склада – конструкции разгружаются на приобъектный склад, откуда берутся и устанавливаются.

2. С транспортных средств – монтаж и разгрузка выполняют как один цикл.

При выборе определяется стоимость 1и 2 варианта и сравниваются между собой.

Транспортные процессы состоят из транспортирования конструкций на цент­ральные и приобъектные склады, погрузки и разгрузки конструкций, сортиров­ки и укладки их на складах, подачи конструкций с укрупнительной сборки или складов на монтаж, транспортирование материалов, полуфабрикатов, деталей и приспособлений в зону монтажа. При складировании конструкций особо конт­ролируют их качество, размеры, маркировку и комплектность. При монтаже зда­ний с транспортных средств исключаются процессы разгрузки и сортировки, так как конструкции сразу подаются на монтаж.

Устройство петель и отверстий. Расчёт петель. Требования, указываемые на рабочих чертежах. Требования техники безопасности и охраны труда при изготовлении конструкций.

Для захвата при подъёме сборных конструкций предусматривается применение инвентарных монтажных вывинчивающихся петель, строповочных отверстий со стальными трубками, стационарных монтажных петель из арматурных стержней и т.д.

Монтажные петли сборных железобетонных и бетонных конструкций изготавливают из горячекатанной арматурной стали класса А-2 и класса А-1.

Для захвата изделий рекомендуется предусматривать образование углублений, пазов, отверстий, а также использование очертания изделий с тем, что бы не применять устройства, требующие расход стали.

Если невозможно выполнить необходимую длину и глубину запуска концов петли, производят их анкеровку приваркой к закладным деталям, заведением за рабочую арматуру и т.д. Надёжность принятой анкеровки петли должна подтверждаться расчётом или испытаниями.

Расчет строповочных петель:

1. по прочности

2. на выкалывание бетона

3. выдёргивание из бетона

Сборные плоские перекрытия

Сборное плоское перекрытие является одним из важнейших элементов многоэтажного здания. В промышленных и гражданских зданиях перекрытия обычно выполняют железобетонными. По конструктивной схеме и технологии изготовления их классифицируют:

А) балочные

Б) безбалочные

В составе плоских перекрытий используют панели типов:

 

37.

Фундамент- подземная часть здания, предназначенная для передачи нагрузки от вышележащих конструкций на грунтовое основание.

В зависимости от назначения фундаменты бывают:

- мелкого заложения, возводимые в открытых котлованах

-Специальные (свайные, фундаменты глубокого заложения)

Фундаменты мелкого заложения бывают:

- отдельные. Устраиваются под каждой колонной. Применяются при относительно небольших нагрузках. Шаг колонн 6 м. бывают сборные и монолитные

- ленточные. Устраиваются под рядами колонн в 1 или 2-ух направлениях. Применяются при слабых грунтах и относительно больших нагрузках. Целесообразно их применять при неоднородных грунтах и внешних нагрузках различных по величине. Такие фундаменты должны выравнивать неравномерную осадку здания. Ленточные фундаменты под стенами выполняют сборными, под колоннами- монолитными.

- сплошные. Устраиваются под всем сооружением. Применяются для слабых и неоднородных грунтов при значительных нагрузках с перепадом по величине.

Тип фундамента зависит от:

- конструктивной схемы здания

- величины и характера нагрузок на основание

- геологических и гидрогеологических условий площадки

- с учетом вышеизложенного на основании технико-экономического сравнения.

Применение сборных фундаментов целесообразно для полносборного строительства, при большой повторяемости элементов, а также при строительстве удаленных объектов.

Сборные фундаменты позволяют сократить сроки строительства. Облегчают проведение работ в зимних и сложных гидрогеологических условиях. Если масса сборного фундамента не соответствует грузоподъемности кранов, то его можно монтировать из отдельных блоков. Сборные фундаменты проектируют под сборные колонны. Сборные колонны жестко фиксируются в стакане подколонника путем установки ее на подушку из раствора и последующей зачеканки зазора между колонной и стенками стакана раствором бетона. Фундамент состоит из плитной части и подколонника. Стенки стакана допускается не армировать, если толщина их поверху более 200мм и более 0,75 глубины стакана. Иначе стенки стакана армируются продольной и поперечной арматурой, диаметр которой принимают не менее 8мм. Подошву фундамента армируют сварными сетками из стержневой арматуры S400,S500 диаметра 12..20мм, шаг 100,150,200мм.

На рис. показаны фундаменты под отдельные опоры. На рис. б видны выпуски арматуры, с которыми стыкуется арматура опор. На рис. в изображен ступенчатый фундамент со стаканом, в который вставляется колонна.

Рис. Виды железобетонных фундаментов под отдельные опоры: а - пирамидальный; б — ступенчатый; в — ступенчатый со стаканом.

Фундаменты под отдельные колонны бывают центрально сжатые (квадратные в плане) и внецентренно сжатые (прямоугольные в плане).

 

 

38. Расчёт центрально нагруженного фундамента

При центральном нагружении линия действия равнодействующих всех нагрузок проходит через центр тяжести подошвы фундамента. Рассмотрим в качестве примера расчёт центрально нагруженного отдельно стоящего фундамента (см. схему с основными принятыми обозначениями).

Расчётная схема для центрально нагруженного фундамента.

Составляем условие равновесия на вертикальную ось:

N₀ + N_ф+N_гр - P × A = 0

Отсюда: A = (N₀ + N_ф + N_гр) / P - площадь подошвы фундамента.

Принимаем:P_max = R

Для упрощения расчёта принимаем, что N_гр + N_ф = А ∙ d ∙ γ_ср,

γ_ср ≈ 20 кH/м³, тогда, подставляя в исходную формулу, получим:

A = N₀ / (R - d ∙ γ_ср),

где γ_ср ∙ d - средняя интенсивность давления от веса фундамента и грунта на его обрезах,
R - γ_ср ∙ d - дополнительная величина давления, которую мы можем передать на грунт основания.

Из найденной площади подошвы фундамента определяются его линейные размеры А = b ∙ ℓ.

Следует подчеркнуть, что данный расчёт выполняется при известной величине R – которая сама зависит от А, R = f(A). Следовательно, данную задачу можно решить методом последовательных приближений с проверкой условия P ≤ R.

 

Принципиальная блок–схема расчёта центрально нагруженного фундамента.

1. - вычисление расчётного сопротивления грунта основания при принятой в первом приближении величине b равной 1 м.
2. - определение площади подошвы фундамента А и его ширины b (меньшая сторона площади).
3. N_гр + N_ф = А ∙ d ∙ γ_ср - определение веса фундамента и грунта на его ступенях (см. схему), по найденной площади.
4. Проверка выполнения условия: P = (N₀ + N_ф + N_гр) / A ≤ R_b.

В случае выполнения условия п. 4, расчёт считается законченным. В противном случае необходимо увеличение размера стороны подошвы, пересчёт R при новой ширине подошвы, определение новых величин веса фундамента и грунта на его ступенях (п. 3 алгоритма) и повторение проверки (п. 4 алгоритма).

Подобный цикл расчётов следует выполнять несколько раз, до тех пор, пока не выполниться условие п. 4.

После этого расчета производят конструирование фундамента (толщину подошвы фундамента и высоту ступеней – рассчитывают методом ж/б конструкций).

 

Сущность железобетона, достоинства и недостатки. Краткий исторический обзор развития железобетонных конструкций.

Ж/б – искусственный каменный материал, в котором под нагрузкой совместно работают бетон и арматура, рационально расположенная в растянутой и сжатой зонах конструкции.

Прочность бетона на сжатие (от 10-80 до 300 МПа) выше прочности на растяжение (1-4 МПа). Поэтому бетонные конструкции используют там, где основное усилие – сжимающая сила, а также в виде массивных конструкций и сооружений (дамбы, фундаменты) в остальных случаях используют ж/б.

Прочность стальной арматуры на растяжение и сжатие примерно равна 250-450МПа для мягкой стали и 800-1400МПа для высокопрочной ее целесообразно использовать для установки в растянутую зону сечения и для усиления сжатой зоны.

Сущность ж/б: заключается в том, чтобы каждый элемент использовался максимально рационально и размещался в зоне, где приносит максимальную пользу.

Достоинства: 1) относительно высокая прочность, 2) огнестойкость, 3) долговечность, 4) сейсмостойкость, 5) создание сооружений любой формы, 6) малые эксплуатационные расходы, 6) сопротивляемость атмосферным воздействиям и агрессивным средам, 7) использование местных материалов.

Недостатки: 1) большая плотность и масса, 2) высокая теплопроводность, 3) необходимость выдержки, 4) появление усадочных и силовых трещин.

В развитии ж/б выделяют 4 этапа:

1) Конец 19в – появление ж/б конструкций, эксперименты по созданию к-ций

2) Начало 20в – разработка первых теорий бетона и ж/б и использование в строительстве рамных и тонкостенных к-ций

3) Середина 20в (45-60гг) – индустриализация строительного производства, появление преднапряженных к-ций, развитие новых методов расчета и появление высокопрочных материалов