8. Ж\б конструкции. Область применения. Материалы для ж\б и Бетонных конструкций

Ж\б конструкции - элементы зданий и сооружений, изготовляемые из ж.-б., и сочетания этих элементов. Жб. констр. классифицируются по неск. признакам: способу выполнения (монолитные, осуществляемые на месте стр-ва, сборные, составляемые из отд. элементов, гл. обр. заводского изготовления, и сборно-монолитные, представляющие собой сочетание сборных элементов с монолитным бетоном); по виду применяемого для их изготовления бетона (из тяжёлых и лёгких бетонов); по виду напряжённого состояния (обычные и предварительно напряжённые).

предварительно напряжённый - При изготовлении железобетона прокладывается арматура из стали с высокой прочностью на растяжение, затем сталь натягивается специальным устройством и заливается бетонной смесью. После схватывания сила предварительного натяжения освобождённой стальной проволоки или троса передаётся окружающему бетону, так что он оказывается сжатым. Такое создание напряжений сжатия позволяет частично или полностью устранить растягивающие напряжения от нагрузки.

Сборные железобетонные конструкции в наибольшей степени отвечают требованиям индустриализации строительства. Применение сборного железобетона позволяет существенно улучшить качество конструкций, снизить по сравнению с монолитным железобетоном трудоемкость работ на монтаже в несколько раз, а также резко сократить сроки строительства. Производить Монтаж зданий и сооружений из сборного железобетона и в зимний период без существенного его удорожания

Бетоны классифицируются по:

основному назначению (конструкционные; специальные)

виду вяжущего (на цементных, известковых, шлаковых, гипсовых, специальных вяжущих)

виду заполнителей (на плотных, пористых, специальных заполнителях)

по структуре (плотной, поризованной, ячеистой, крупнопористой структуры)

условиям твердения (в естественн, в условиях тепловлажностной обраб)

В зависимости от основного назначения бетоны подразделяются на:

конструкционные;специальные (жаростойкие, химические стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др.).

Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны следующих классов и марок:

а) классов по прочности на сжатие:

тяжелый бетон - B3,5 - B60;

мелкозернистый бетон групп:

А - естественного твердения или подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении на песке с модулем крупности свыше 2,0 - B3,5 - B40;

Б - то же, с модулем крупности 2,0 и менее - B3,5 - B30;

В - подвергнутый автоклавной обработке - B15 - B60;

марках по средней плотности: D800 – D2000

б) марок по морозостойкости:

тяжелый и мелкозернистый бетоны - F50; -; F500;

легкий бетон - F25; -F500;

поризованный бетон - F15; - F100;

в) марок по водонепроницаемости - W2; - W12;

Под арматурой железобетона понимают стальные элементы или целые каркасы, которые размещены в массе бетона. Арматуру располагают главным образом в тех местах конструкции, которые подвергаются растягивающим усилиям (при изгибе, растяжении, внецентренном сжатии). С целью более рационального использования в качестве арматуры для железобетона применяют высокопрочные низколегированные стали или арматурную сталь подвергают механическому упрочнению или термической обработке.

Арматурную сталь классифицируют по способу изготовления, профилю стержней и применению. По способу изготовления арматурная сталь бывает стержневой и холоднокатаной проволочной и предназначена для армирования обычных ненапряженных конструкций и напрягаемой арматуры для Напряженных конструкций. В зависимости от профиля стержней арматуру делят на гладкую и периодического профиля.

В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций (следует преимущественно применять:

а) стержневую арматуру периодического профиля классов А-III и Ат-IIIС;

б) обыкновенную арматурную проволоку периодического профиля класса Вр-I в сварных сетках и каркасах; Арматуру классов А-III, Ат-IIIС, А-II и А-I рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сварных сеток.

9. Сжатые, внецентренно сжатые элементы жбк

Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов должен производиться без учета растянутого бетона из условия

,

где - площадь сжатой зоны бетона, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения равнодействующей внешних сил (черт. 1).

Черт. 1. Схема усилий и эпюра напряжений

в поперечном сечении внецентренно сжатого бетонного элемента

без учета сопротивления бетона растянутой зоны

1 - центр тяжести площади сжатой зоны;

2 - то же, площади всего сечения

Для элементов прямоугольного сечения определяется по формуле

. (3)

Внецентренно сжатые бетонные элементы, в которых появление трещин не допускается по условиям эксплуатации (см. п. 3.2), независимо от расчета из условия (2) должны быть проверены с учетом сопротивления бетона растянутой зоны из условия

. (4)

Для элементов прямоугольного сечения условие (4) имеет вид

. (5)

r - расстояние от центра тяжести сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, определяемое по формуле

; (6)

, но принимается не менее 0,7 и не более 1,0;

- максимальное напряжение сжатия, вычисляемое как для упругого тела;

- момент сопротивления сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона, определяемый в предположении отсутствия продольной силы по формуле

Допускается значение определять по формуле

,

где - коэффициент, определяемый в зависимости от типа сечения

Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия , следует определять по формуле

, (8)

где - условная критическая сила, определяемая по формуле

(9)

(здесь I - момент инерции бетонного сечения).

Для элементов прямоугольного сечения формула (9) имеет вид

. (9а)

В формулах (9) и (9а):

- коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный:

, (10) но не более , здесь - коэффициент, принимаемый по табл. 1 6;

- момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

- то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;

- определяется по табл. 1 7;

- коэффициент, принимаемый равным , но не менее

(здесь - в МПа).

10. Расчет изгибаемых бетонных элементов должен производиться из условия

Расчет прямоугольных сечений с арматурой, сосредоточенной у сжатой и растянутой граней элемента (черт. 4), производится следующим образом в зависимости от высоты сжатой зоны

; (16)

а) при - из условия

; (17)

б) при - из условия

, (18)

где .

Черт. 4. Схема усилий в поперечном прямоугольном сечении

изгибаемого железобетонного элемента

Для изгибаемых элементов прямоугольного сечения:

.

. (19)

Проверка прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой производится:

при - из условия

, (20)

где высота сжатой зоны равна ;

при - из условия

, (21)

Подбор продольной арматуры производится следующим образом. Вычисляется значение

. (22)

Если , сжатая арматура по расчету не требуется.

При отсутствии сжатой арматуры площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле

, (23)

где - определяется по табл. 20 в зависимости от значения .

Если , то требуется увеличить сечение или повысить марку бетона или установить сжатую арматуру.