- •Вопрос 1. Сущность железобетона. Основные условия, обеспечивающие совместную работу бетона и арматуры. Виды железобетона по способу возведения. Преимущества. Области применения.
- •Вопрос 4. Сцепление бетона с арматурой. Анкеровка арматуры. Коррозия. Стадии напряженно-деформированного состояния при изгибе железобетонных элементов.
- •Вопрос 5. Сущность предварительно напряженного железобетона. Способы создания предварительного напряжения: натяжение на упоры и бетон.
- •Вопрос 7.Нормативные и расчетные сопротивления бетона и арматуры. Коэффициенты надежности по бетону и арматуре и коэффициенты условий работы бетона и арматуры.
- •Вопрос 8. Расчет прочности по нормальным сечениям изгибаемых железобетонных элементов прямоугольного и таврового профиля.
- •Вопрос 9. Расчет прочности изгибаемых железобетонных элементов прямоугольного профиля по наклонным сечениям.
- •10. Расчет прочности по нормальным сечениям внецентренно сжатых железобетонных элементов прямоугольного профиля. Расчет прочности растянутых железобетонных элементов.
- •Вопрос 11.Классификация железобетонных фундаментов. Отдельные фундаменты. Расчёт центрально и внецентренно нагруженных отдельных фундаментов.
- •Вопрос 13. Основные виды каменных кладок. Марки кирпича и раствора. Стадии работы кладки под нагрузкой. Физико-механические свойства кладки: прочностные свойства кладки при сжатии.
- •Вопрос14. Работа кладки при растяжении, изгибе и срезе. Деформации кладки при сжатии.
- •Вопрос 15. Основные положения метода расчета каменных конструкций по предельным состояниям. Продольный изгиб элементов. Основы расчета прочности каменной кладки на центральное и местное сжатие.
- •1. Основные положения расчета
- •2. Продольный изгиб элементов
- •3. Расчет элементов на центральное сжатие, местное сжатие и внецентренное сжатие
- •Вопрос 19. Геометрические характеристики приведенного сечения.
- •Конструирование.
- •Вопрос 22. Расчёт балочных плит монолитного ребристого перекрытия. Армирование балочных плит отдельными стержнями и сварными сетками. Армирование неразрезных балок.
- •Вопрос 23. Основные положения расчёта и армирование плит, опертых по контуру. Безбалочные перекрытия. Общие сведения. Армирование. Основы расчета безбалочных перекрытий.
- •Вопрос 24. Одноэтажные производственные здания. Конструктивные схемы.
- •Вопрос 25. Конструктивные схемы многоэтажных зданий по обеспечению пространственной жёсткости. Многоэтажные производственные здания. Многоэтажные каркасные и панельные гражданские здания.
Вопрос 1. Сущность железобетона. Основные условия, обеспечивающие совместную работу бетона и арматуры. Виды железобетона по способу возведения. Преимущества. Области применения.
Железобетон – композитный материал состоящий из бетона и стальной арматуры (в виде сеток, каркасов или отдельных стержней)
Свойства камня:
1. Высокая прочность на сжатие
2. Стойкость к химическим и атмосферным воздействиям
3. Низкая прочность на растяжение
Свойства стали:
1. Высокая прочность (30-40р выше бетона)
2.Одинаково хорошо работает как на сжатие, так и на растяжение
3. Подвержена коррозии
Таким образом ЖБ сочетает положительные свойства обоих составляющих его материалов и в некоторой степени компенсирует отрицательные свойства.
Условия обеспечивающие совместную работу:
1. Хорошее сцепление Бетона и стали, что обеспечивает их совместную работу под нагрузкой вплоть до разрушения.
2. У Бетона и стали близкие коэффициенты температурного расширения (при нагреве до 100 градусов возникают незначительные напряжения)
3. Бетон выполняет защитные функции (от коррозии, высоких температур, механических повреждений)
Виды ЖБ по способу возведения. Преимущества и область применения:
Различают:
1) Монолитные ЖБК
2) Сборные ЖБК
3) Сборно-монолитные ЖБК
Монолитные ЖБК
Возводятся на месте строительства, устанавливается опалубка (форма) в нее укладывается арматура затем Бетонная смесь, после набора прочности опалубку снимают.
Недостатки: -требует высокой культуры производства (четкого цикла поставки Бетона)
-требует применения многооборотной опалубки, правильного ухода и укладки. Дополнительный расход на опалубку, подмости и обогрев в зимнее время.
Достоинства: -отсутствуют трудоемкие работы по устранению стыков. Здания имеют повышенную жесткость. Применяются для уникальных зданий ( архитектура, назначение)
Сборные ЖБК
Изготовление отдельных элементов осуществляется на специальных заводах, а на строительной площадке выполняется их сборка.
Достоинства:
1) Индустриальность (заводское изготовление)
2) Ликвидация сезонности работ
3) Снижается количество мокрых процессов.
Недостатки:
1) Сложность обеспечения жесткости как стыков, так и здания в целом. Дополнительные затраты на металл, на закладку деталей и на сварку.
Сборно- монолитные ЖБК
Сначала укладываются сборные элементы, а затем осуществляется бетонирование с использованием сборных элементов как опалубки под нагрузкой они работают как целое за счет сцепления а так же сварки арматуры
Недостатки:
1) Многообразие видов работ (монтаж и бетонирование)
Достоинства:
Сочетает в себе преимущества обоих методов т.е индустриальность изготовления и прочность и жесткость конструкции в целом.
Вопрос 2. Показатели качества бетона. Проектные классы бетона по прочности на сжатие В и осевое растяжение Bt. Марки бетона по морозостойкости F и водонепроницаемости W. Прочностные характеристики бетона. Деформативные свойства бетона. Начальный модуль упругости бетона.
Показатели качества бетона: Классы и марки
Различают:
B- класс бетона по прочности на осевое сжатие (раньше марка Б. до 84г)
Bt- класс бетона по прочности на осевое растяжение. (испытание образцов в виде «8»)
F- марка Бетона по морозостойкости (назначается для Бетона подвергающегося попеременному циклу замораживание – оттаивание)
W- марка Бетона по водонепроницаемости
Д- марка Бетона по плотности
В- временное сопротивление осевому сжатию Бетона кубов с 15см гранью, испытывают на 28 сутки твердения при температуре 20 +/- 2, испытания ведутся с учетом статической изменчивости для прочностных характеристик Бетона (должна быть гарантированна 95% прочности Бетона)
В 10;15;25;30;35;…..60
Вt 0,8; 1,2; 1,6; …3,2
F -50…500 (циклов), марка определяется количеством циклов замораживание – оттаивание при котором прочностная характеристика снижается не более чем на 15%
W- 24….12, характерное давление воды при котором не наблюдается ее просачивание через испытуемый образец
Д – 800…2500
Прочностные характеристики бетона
Прочность бетона- способность сопротивляется внешним силовым воздействиям, она зависит от вида напряженного состояния (сжатие, растяжение, смятие, срез и т.д)
В бетоне в силу его неоднородности структуры при действии внешней нагрузки создаются сложные напряженные состояния (Например вокруг пор или крупного заполнителя наблюдается концентрация напряжений)
Факторы влияющие на прочность:
1) Технологические (время и условия твердения: влажность, температура, вибрации)
2) Форма и размеры образцов
3) Вид напряженного состояния ( различные временные сопротивления при сжатии, растяжении, изгибе, срезе)
4) Длительность приложения нагрузки (ползучесть)
R- кубиковая прочность, определяется испытанием на сжатие образцов в виде куба (с гранью 15 см). R используется только для контроля качества бетона
Призменная прочность.
Rb<R –временное сопротивление осевому сжатию бетонной призмы.
Rb = 0.75R
Прочность при растяжении
Rbt – определяется испытанием на разрыв образцов в виде «8»
Деформативные свойства бетона.
Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.
Область условно упругой работы бетона - от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.
Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.
Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости.
При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой:
Есж = Ер = Еб.
Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.
Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя - щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.
Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.
Ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений может играть отрицательную роль. Например, ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.
Начальный модуль упругости растет при увеличении прочности бетона и уменьшается с увеличением пористости бетона. При одинаковом классе бетона модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе в 1,7...2,5 раза меньше тяжелого бетона. Модуль упругости ячеистого бетона еще ниже. Модули упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой.
Вопрос 3. Назначение арматуры. Классификация арматурных сталей по технологии изготовления, механическим свойствам, форме поверхности. Классы и марки арматурных сталей. Основные механические свойства сталей. Арматурные сварные сетки и каркасы.
Арматурой называется совокупность стержней, размещённых в массе бетона для восприятия расчётных усилий, а также в соответствии с конструкционными и производственными требованиями.
Назначение арматуры:
1)Воспринимает растягивающие усилия (при изгибе, внецентренном сжатии, центральном и внецентренном растяжении).
2)Воспринимает усадочные и температурные напряжения, не учитывающиеся расчётом.
3)Воспринимает сжимающие усилия в сжатой зоне изгибаемых элементов в сжатых элементах со случайным эксцентриситетом, работающих как центрально сжатые элементы.
Классификация арматурных сталей
- по технологии изготовления:
1)горячечекатанная
2)холоднодеформируемая
- по механическим свойствам: стержневая арматура по своим механическим свойствам разделяется на классы А1, А2, А3, А4, А5, А6
- по форме поверхности:
1)гладкого профиля- класса А1.
2)периодического профиля – имеет выступы, обеспечивающие надёжное сцепление арматуры и бетона.
По виду поверхности можно визуально определить некоторые классы арматуры:
- ГЛАДКАЯ: стержневая арматура класса А240(А1)
-Арматура периодического профиля в виде кольцевых выступов А300(А2)
-Арматура периодического профиля с серповидными выступами А400 и больше (А3 и >) Вр –проволочная арматура
Классы и марки арматурных сталей:
Для армирования обычного и предварительного напряженного железобетона используют гладкий или периодический прокат из более прочных сталей с повышенным до 0,3 % содержанием углерода; 25Г2С, 30ХГСА. Для армирования железобетонных конструкций применяют прутки (гладкие и периодического профиля) и проволоку. В предварительно напряженной железобетонной конструкции металл испытывает значительные напряжения, и поэтому в таких конструкциях применяют высокопрочные стальные стержни или высокопрочную проволоку.
В ненапряженных конструкциях применяют стали обыкновенного качества, так как сталь не испытывает больших напряжений (СтЗ, Ст5), а в предварительно напряженных конструкциях — среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали в горячекатаном состоянии, а также упрочненные термической обработкой.
Арматурная сталь делится на классы по прочности.
Марки стали для изготовления арматуры (по ГОСТ 5781-82)
Арматурную сталь изготовляют из углеродистой и низколегированной стали, указанных ниже марок. Марка стали указывается потребителем в заказе. При отсутствии указания марку стали устанавливает предприятие-изготовитель. Для стержней класса A-IV (A600) марки стали устанавливают по согласованию изготовителя с потребителем.
Класс арматурной стали |
Диаметр профиля, мм |
Марка стали |
А-I (A240) |
6—40 |
СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп |
A-II (A300) |
10—40 40—80 |
Ст5сп, Ст5пс 18Г2С |
Aс-II (Aс300) |
10—32 (36—40) |
10ГТ |
A-III (A400) |
6—40 6—22 |
35ГС, 25Г2С 32Г2Рпс |
A-IV (A600) |
10—18 (6—8) |
80С |
10—32 (36— 40) |
20ХГ2Ц |
|
A-V (A800) |
(6-8) 10—32 (36—40) |
23Х2Г2Т |
A-VI (A1000) |
10—22 |
22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР |
Допускается изготовление арматурной стали класса A-V (A800) из стали марок 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р и 20Х2Г2СР.
Арматурную сталь классов А-I АII и А-III применяют для ненапряженных конструкций, а арматурную сталь более высоких классов—для предварительно напряженных конструкций.
Для работы при низких температурах лучше применять стали с более низким содержанием углерода или стали после термической обработки.
Кроме стержней, железобетонные конструкции армируют еще и проволокой. При этом проволока из стали с 0,0—0,8% С обладает высокой прочностью (до 180 кгс/мм2), приобретаемой благодаря наклепу или термической обработке.
Основные механические свойства сталей: зависят деформации от напряжений при испытании образцов, определ. Диагр. «δs - εs ». Образцы, испытываемые на напряжения, в зависимости от вида диаграммы имеют место лёгкие стали – с ярко выраженной площадкой текучести, и твёрдые стали (высокопрочная проволока) – без ярко выраженной площадки текучести.
Основной характеристикой стали является физический (δт) или условный (δ0,2) предел текучести и временное сопротивление стали разрыву (δsu). Для лёгких сталей А240,300,400 характерно наличие участка линейной зависимости между напряжением и деформацией, т.е. упругая работа стали в соответствии с законом Гука: характерна площадка текучести (Б – В). Предел текучести – напряжения, при которых растут пластические деформации без увеличения нагрузки. За площадкой текучести – лёгкие стали снова способны повышать сопротивление с ростом деформаций; наступает стадия самоупрочнения стали (В – Г); после достижения временного сопротивления происходит местное сужение образца, образуется шейка и происходит разрыв. Для стержневой арматуры повышенной прочности и высокопрочной проволоки чёткого предела текучести и упругости на диаграмме нет следовательно пользуются понятием условного предела текучести и упругости. За условный предел упругости понимают напряжение, при котором возникают остаточные деформации, равные 0,02% от полных остаточных деформаций. За условный предел текучести принимают напряжения, соответствующие остаточным деформациям = 0,02% от полных остаточных деформаций.
Деформативное свойство стали характеризуется:
-1)формой диаграммы «δs - εs ».Величиной относит.деформаций элемента – характеризуется разрушение конструкции (хрупкая или пластичная) повышением прочности арматурной стали и сопутствующий этому относительное удлинение при разрыве элемента наблюдается при введении в состав сталей углерода или легирующих добавок (mg, хром, кремний). При уменьшении пластических может произойти хрупкий разрыв без явных признаков разрушения – значит конструкции с высокопрочной арматурой требуют более высокого коэффициента надёжности. Хрупкий разрыв – при недостаточных пластических свойствах и высоких предварительных напряжениях в арматуре последнее суммируется с напряжениями от внешней нагрузки. Также хрупкий разрыв может проявляться в местах перегиба, например при намотке арматуры на штыри малого диаметра, а также при устройстве анкеров.
-2)величиной угла загиба (для стержневой арматуры). От угла загиба и количества перегибов зависит возможность обработки арматурной стали – эти характеристики определяются при испытании эталонных образцов
-3)числом перегиба в холодном состоянии для проволочной арматуры
-4)ползучестью и релаксацией стали. Под ползучестью арматуры понимают рост деформаций под нагрузкой с течением времени, ползучесть увеличивается с повышением напряжений и температуры. Релаксация напряжений – снижение напряжений в арматуре при жёстком закреплении её концов (отрицательно сказывается на работе предварительно напряжённой конструкции). Релаксация давлений имеет затухающий характер. При тепловлажностной обработке изделий с напрягаемой арматурой увеличивается ползучесть, следовательно увеличивается релаксация напряжений значит предварительное напряжение должно быть достаточно высоким, чтобы учесть все потери и создать требуемое напряжение конструкции.
Арматурные сварные сетки и каркасы: Ненапрягаемая арматура применяется обычно в виде каркасов (для балок и колонн в виде сеток для плит). Сварные каркасы могут быть плоскими и пространственными. Каркасы состоят из продольных и поперечных стержней рабочих и конструктивных:
Пространственные каркасы собираются из плоских и отдельных стержней. Плоские каркасы могут быть сварными или вязанными. Стержни рабочей арматуры в них могут располагаться в 1 или 2 ряда.
По отношению к поперечной арматуре эти стержни могут располагаться с одной стороны или с двух. H(раб.высота)=ho – a(защитных слой бетона). По условию сварки определяемый min диаметр поперечных стержней при приваривании к ней продольной арматуры d ≥ 0,25dраб
Сварные сетки могут быть с продольной и попереченой арматурой. Например, плиты, опётртые по контуру с примерно одинаковым соотношением сторон имеют рабочую арматуру в двух направлениях:
Сетки могут быть плоскими и рулонными. Стандартные плоские сетки могут изготавливаться из проволочной арматуры В500(Вр-I);А-240,300,400(I,II,III). В рулонных сетках d продольной арматуры назначается не > 6 мм. Маркировка сеток выполняется в виде дроби:С1 L*В
,где числитель – продольная арматура, знаменатель – поперечная арматура.
5-диаметр, В500-класс,150-шаг,L-длина,В-ширна