9. Конструктивные требования к армированию изгибаемых элементов.(1)

Изгибаемые конструкции – плиты (плоскостные элементы, в которых толщина намного меньше остальных размеров) и балки (линейные элементы в которых размеры поперечного сечения намного меньше длины).

Плиты: класс б. не менее В15, толщина 50…100 мм, армирование сетками, защитный слой бетона: толщина плит до 100 мм – 10 мм, более – 15 мм. Сетки изготавливают из проволочной стали ВрI (Ø стержней 3-5мм), из стали класса AIII (Ø стержней 6-10мм). Сетки плоские (Ø стержней более 7мм, длина до 9м), рулонные (Ø стержней до 7мм, ширина 3870мм, вес рулона 900-1300кг). Сетки: с продольной ар-рой, с поперечной ар-рой, с рабочей ар-рой в 2 направлениях. Сетки укладывают так, чтобы стержни их рабочей ар-ры располагались вдоль пролета и воспринимали растягивающие усилия. Поэтому сетки в плитах размещаются понизу, а в многопролетных плитах – также и поверху, над промежуточными опорами. Стержни рабочей ар-ры Ø 3…10 мм, располагают с шагом 100…200 мм. Поперечные стержни сеток (распределительная ар-ра) устанавливают для обеспечения проектного положения рабочих стержней, уменьшения усадочных и температурных деформаций конструкции, распределения местного воздействия сосредоточенных нагрузок на большую площадь. Шаг 250…300 мм, не реже 350 мм.

Балки прямоугольного, таврового, двутаврового и трапециевидного сечения: без преднапряжения: класс б. не менее В15; с преднапряжением: подбирается вначале ар-ра Ø12-32мм (до 12 м – стержни, более – проволока), затем б.; высота 1/12l: до 600 мм кратно 50 мм, более – 100 мм, ширина 0,3-0,5h: 100, 120, 150, 200, 220, 250 мм и кратно 50 мм; минимальный процент армирования 0,05 %.

9. Конструктивные требования к армированию изгибаемых элементов.(2)

Рабочую ар-ру балки размещают в растянутой зоне сечения в 1 или 2 ряда. Расстояние в свету между стержнями продольной арматуры не менее диаметра наибольшего стержня, для нижних горизонтальных-25мм, для верхних-30мм. Продольную рабочую ар-ру укладывают согласно эпюрам изгибающих моментов в растянутых зонах, где она воспринимает продольные растягивающие усилия. В балках одновременно с изгибающими моментами действуют поперечные силы, что вызывает необходимость использования поперечной ар-ры. Продольную и поперечную ар-ру сваривают или связывают в каркасы. Расстояние в продольном направлении между поперечными стержнями (или хомутами) в балках h<400мм-не более h/2, но не более 150мм, h>400мм-не более h/3, но не более 500мм. Это требование к приопорным участкам балок длиной ¼ пролета при равномерно распределенной нагрузке, на остальных участках не более 3/4h и не более 500мм.

10. Два случая внецентренного сжатия железобетонных элементов. Схема напряженного состояния сечения при разрушении. Условие прочности.

1 случай. С относительно большими эксцентриситетами. Часть сечения, более удаленная от точки приложения силы, растянута, имеет нормальные трещины, растягивающее усилие воспринимается ар-рой. Часть сечения, расположенная ближе к сжимающей силе, сжата с ар-рой. Разрушение начинается с достижения предела текучести в растянутой ар-ре. Разрушение завершается достижением предельного сопротивления б. и ар-ры сжатой зоны. Процесс разрушения происходит постепенно, плавно.

N=R_bA_b+R_scA_s’-R_sA_s, Ne≤R_bA_bz_b+R_scA_s’(h₀-a’), где N-продольная сила, R_s-расчетное сопротивление ар-ры растяжению, A_s-площадь продольной ар-ры, R_b-расчетное сопротивление б. сжатию, A_b- площадь сжатой зоны б., h₀-рабочая высота сечения, R_sc-расчетное сопротивлении ар-ры сжатию, A_s’-площадь сечения напрягаемой ар-ры, z_b-расстояние от равнодействующей усилий в сжатой зоне б. до усилий в растянутой ар-ре, a’-толщина защитного слоя бетона напрягаемой ар-ры. Условие прочности: ξ≤ξ_R-граничная относительная высота сжатой зоны бетона, ξ-относительная высота сжатой зоны бетона.

2 случай. С относительно малыми эксцентриситетами. Большая часть сечения, находящаяся ближе к продольной силе, сжата, а противоположенная испытывает относительно слабое растяжение. Разрушается элемент вследствие преодоления предельных сопротивлений в б. и армату-ре в части сечения расположенной ближе к силе.

N=R_bA_b+R_scA_s’-σ_sA_s, Ne≤R_bA_bz_b+R_scA_s’(h₀-a’), где

σ_s=2(1-ξ/ξ_R)R_s-напряжение арматуры в сжатой зоне. В<25, AIII. Условие прочности: ξ>ξ_R.

10. Два случая внецентренного сжатия железобетонных элементов. Схема напряженного состояния сечения при разрушении. Условие прочности.

11. Два случая внецентренного растяжения железобетонных элементов.

1 случай. Внешняя продольная растягивающая сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре s и s’.

Ne≤γ_s6R_sA_sp’(h₀-a_p’)+R_sA_s’(h₀-a_s’),

Ne’≤γ_s6R_sA_sp(h₀’-a_p)+R_sA_s(h₀’-a_s).

γ_s6-коэф-т надежности ар-ры, учитывающий вид ар-ры, R_s-расчетное сопротивление ар-ры растяжению, A_sp’-площадь сечения напрягаемой ар-ры в верхней части сечения, A_sp-площадь сечения напрягаемой ар-ры в нижней части сечения, A_s-площадь сечения ненапрягаемой ар-ры в нижней части сечения, A_s’-площадь сечения ненапрягаемой ар-ры в верхней части сечения, R_b-расчетное сопротивление б. сжатию, A_b-площадь сжатой зоны бетона, h₀-рабочая высота сечения, R_sc-расчетное сопротивлении арматуры сжатию, h₀'-рабочая высота сечения, a_p’-расстояние от грани сечения до равнодействующих усилий в напрягаемой ар-ре в верхней части сечения, a_p-расстояние от грани сечения до равнодействующих усилий в напрягаемой ар-ре в нижней части сечения, a_s’-расстояние от грани сечения до равнодействующих усилий в ненапрягаемой ар-ре в верхней части сечения, a_s- расстояние от грани сечения до равнодействующих усилий в ненапрягаемой ар-ре в нижней части сечения, z_b-расстояние от равнодействующей усилий в сжатой зоне б. до усилий в растянутой ар-ре.

2 случай. Внешняя продольная растягивающая сила N приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре s и s’.

N=γ_s6R_sA_sp+R_sA_s-R_bA_b+σ_scA_sp’-R_scA_s’,

Ne’≤R_bA_bz_b+R_sA_s’(h₀-a_s’)+σ_scA_sp’(h₀-a_p’).

σ_sc-напряжение в ар-ре сжатой зоны.

11. Два случая внецентренного растяжения железобетонных элементов.

12. Способы создания предварительного напряжения железобетона. Технологические схемы возведения (изготовления) конструкций с напрягаемой арматурой.

В момент изготовления обжимаем ту часть б., которая в процессе эксплуатации будет испытывать растяжение, с помощью растяжения ар-ры. Преднапряжение повышает трещинностойкость, жесткость, долговечность конструкции, достигается экономический эффект (высокий класс б., высокопрочная ар-ра – конструкция меньше). 2 способа: путем натяжения на упоры и натяжением на б. Натяжение на б.: выполняется опалубка, производится натяжение ар-ры; заполняется опалубка б., передаточная кубиковая прочность б. R_bp≥11МПа (<B35), 15,5 МПа (>B35), ≥0,5B, ≤0,65B (<B35), 0,7B (>B35); отпускаем натяжение ар-ры. Натяжение на упоры: бетонируем конструкцию с каналом, в который укладывается ар-ра; устанавливаем анкеры на ар-ру; натягиваем ар-ру с помощью анкеров.σ_b-напряжения в б., σ_sp-предварительное напряжении в ар-ре.

13. Категории требований к трещинностойкости железобетонных конструкций.

Трещинностойкость – сопротивление образованию трещин в стадии I или сопротивление раскрытию трещин в стадии II напряженно-деформированного состояния. Первая категория – не допускается образование трещин; вторая категория – допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин с последующим обязательным их закрытием; третья категория – допускается ограниченное по ширине непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин. Непродолжительным считается раскрытие трещин при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок; продолжительным – только постоянных и длительных. Предельная ширина раскрытия трещин, при которой обеспечиваются нормальная эксплуатация зданий, коррозионная стойкость арматуры и долговечность конструкции, в зависимости от категории не должна превышать 0,05…0,4 мм.

. 14. Основная расчетная формула по определению ширины раскрытия нормальных трещин. Факторы, влияющие на ширину раскрытия трещин.(1)

ψ_s=ε_sm/ε_s, ε_sm-средние деформации ар-ры, ε_s-деформации ар-ры. ψ_s-коэффициент, учитывающий работу растянутого б. на участке с трещинами. l_crc=ηd/4μ, η-коэффициент, зависящий от вида ар-ры: =1-профильная ар-ра, =1,3-гладкая ар-ра. μ-коэффициент армирования, d-диаметр ар-ры.

a_crc=δφ_lη(σ_s/E_s)20(3,5-100μ)корень 3 степени из d. d-диаметр ар-ры в мм, δ-коэффициент, зависящий от напряженного состояния: =1-изгибаемый элемент, =1,3-центрально-растянутый элемент, φ_l-коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки: =1-при непродолжительном действии нагрузки, =1,6-15μ≤1,5-при продолжительном действии нагрузки, μ=E_s/E_b≤0,02, где E_s-модуль упругости стали, E_b-модуль упругости б.

Для центрально-растянутых элементов: σ_s=N/A_s-без преднапряжения, σ_s=N-P/A_spA_s-с преднапряжением. a_crc1-непродолжительная ширина раскрытия трещин, a_crc2-продолжительная ширина раскрытия трещин. N-продольная сила, P-усилия предварительного обжатия, A_s-площадь сечения ненапрягаемой ар-ры, A_sp-площадь сечения напрягаемой ар-ры.

Для изгибаемых элементов: σ_s=M/A_sz-без преднапряжения, σ_s=M-P(z-e_sp)/(A_spA_s)z-с преднапряжением. M-изгибающий момент, e_sp-расстояние от точки приложения усилия предварительного обжатия до центр тяжести площади сечения ар-ры.