Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Конструктивные особенности сжатых элементов

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях; верхние пояса ферм, загруженных по узлам; восходящие раскосы и стойки ферменной решетки (рис. 9.1), а также некоторые другие конструктивные элементы. В действительности, из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентриситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом выполняют чаще всего квадратными или прямоугольными, реже круглыми, многогранными, двутавровыми. Размеры поперечного сечения колонн определяют расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматурных каркасов размеры прямоугольных колонн назначают кратными 50 мм, предпочтительнее кратными 100 мм. Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования, монолитные колонны с поперечными размерами менее 250 мм не рекомендуется применять. В условиях внецентренного сжатия находятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженные давлением от кранов, верхние пояса безраскосных ферм, стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающие боковое давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покрытия (рис. 9.2). В них действуют сжимающие силы N, изгибающие моменты М и поперечные силы Q.

 

 


 

 

Рис 9.1. Центрально-сжатые элементы (со случайными эксцентриситетами):

1- промежуточные колонны (при одинаковом двустороннем загружении); 2- верхний пояс ферм (при узловом приложении нагрузки); 3- восходящие раскосы; 4 – стойки; F – нагрузка от покрытия

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента е0 называется эксцентриситетом. В общем случае в любом месте элемента статически определимых конструкций значение эксцентриситета определяют по выражению

, (9.1)

где еа - случайный эксцентриситет.

 

 


Рис. 9.2. Внецентренно сжатые элементы

а – колонна производственного здания; б – верхний пояс безраскосной фермы; в – стена подземного

резервуара; F – нагрузка от покрытия; D – давление от крана

 

Для элементов статически неопределимых конструкций принимают

, но не менее еа . (9.2)

По нормам случайные эксцентриситеты еа следует принимать равными большему из следующих значений: 1/30 высоты сечения элемента; 1/600 длины элемента (или ее части между местами, закрепленными от поперечных перемещений). В сборных конструкциях следует учитывать возможность образования случайного эксцентриситета вследствие смещения элементов на опорах из-за неточности монтажа; при отсутствии опытных данных значение этого эксцентриситета принимают не менее 10 мм.

Внецентренно сжатые элементы целесообразно выполнять с развитыми поперечными сечениями в плоскости действия момента.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загруженных - не ниже В25.

Колонны армируют продольной стержневой арматурой диаметром 12...40 мм (рабочая арматура), преимущественно горячекатаной стали класса А400, а также поперечной стержневой горячекатаной арматурой классов А400, А300, А240 и проволокой класса В500 (рис. 9.3). Продольную и поперечную арматуру сжатых со случайными эксцентриситетами и внецентренно сжатых элементов объединяют в плоские и пространственные каркасы, сварные или вязаные (рис. 9.4, 9.5).

Насыщение поперечного сечения продольной арматурой элементов, сжатых со случайными эксцентриситетами, оценивают коэффициентом или процентом армирования (значения в 100 раз больше), где под As подразумевается суммарная площадь сечения продольных стержней. В практике для сжатых стержней обычно принимают армирование не более 3%.

Во внецентренно сжатых элементах с расчетными эксцентриситетами продольные стержни размещают в близи коротких граней поперечного сечения элемента (рис. 9.5): арматуру S с площадью сечения у грани, более удаленной от сжимающей силы, и арматуру S' с площадью сечения у грани, расположенной ближе к продольной силе. Насыщение поперечного сечения внецентренно сжатых элементов оценивают коэффициентом армирования по площади

 

 

ЛЕКЦИЯ 10

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И РАСКРЫТИЮ

НОРМАЛЬНЫХ ТРЕЩИН

 

В большинстве железобетонных конструкций допускается образование и раскрытие трещин.

Образование трещин не допускается:

1) в конструкциях, у которых при полностью растянутом сечении должна
быть обеспечена непроницаемость (находящихся под давлением жидкости или
газов, испытывающих воздействие радиации и т. п.);

2) в уникальных конструкциях;

3) в конструкциях при воздействии сильно агрессивной среды.

Расчет изгибаемых элементов по раскрытию трещин производят в тех случаях, когда выполняется условие:

 

где М – момент от внешней нагрузки,

– момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин.

Расчет железобетонных элементов производят по непродолжительному и продолжительному раскрытию трещин.

Непродолжительное раскрытие трещин определяют от совместного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок, продолжительное – только от постоянных и временных длительных нагрузок. При этом расчете коэффициент надежности по нагрузке принимается равным .

Расчет по раскрытию трещин производят из условия

(10.1)

где аcrc – ширина раскрытия трещин от действия внешней нагрузки,

acrc,ult – предельно допустимая ширина раскрытия трещин.

Значения acrc,ult приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1

Значения предельно допустимой ширины раскрытия трещин

  Раскрытие трещин Из условия обеспечения сохранности арматуры   Из условия ограничения проницаемости конструкций
А240-А600, В500 А800,А1000,Вр1200 – Вр1400, К1500(К-19) и К1500(К-7) ø12 мм Вр1500, К1500(К-7)ø6 и 9 мм
Продолжительное 0,3 0,2 0,1 0,2
Непродолжительное 0,4 0,3 0,2 0,3

 

 

 


Рис.10.1. Схема усилий и эпюра напряжений в поперечном сечения элемента при расчете по

образованию трещин в стадии эксплуатации

1 – ядровая точка; 2 – центр тяжести приведенного сечения

 

Момент образования трещин в стадии эксплуатации (рис.10.1) определяют по формуле

,

где – момент сопротивления, приведенного сечения для крайнего растянутого волокна, определяемый как для упругого тела по формуле

;

– момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести, равный

где y – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до растянутой грани (рис.10.2), определяемое по формуле

 

,

– площадь приведенного сечения, равная

 

– коэффициент, зависящий от формы и размеров сечения. Так, для прямоугольного сечения и таврового с полкой в сжатой зоне .

– расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки.

 

 


Рис. 10.2. Схема усилий в предварительно напряженном элементе

 

Ширина раскрытия нормальных трещин определяется по формуле

, (10.3)

где – приращение напряжений в в сечении с трещиной, от внешней нагрузки;

– базовое (без учета вида внешней поверхности арматуры) расстояние между смежными трещинами;

– коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки, принимаемый равным:

1,0 – при непродолжительном действии нагрузки,

1,4 – при продолжительном действии нагрузки;

– коэффициент, учитывающий профиль арматуры и принимаемый равным:

0,5 – для арматуры периодического профиля и канатной,

0,8 – для гладкой арматуры класса А240;

– коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами. Допускается принимать ; если при этом условие (10.1) не выполняется, то определяют по формуле:

,

где – приращение напряжений в растянутой арматуре в сечении с трещиной сразу после образования трещин, определяемое по тем же формулам, что и , но при М = Мcrc;

– то же, при действии рассматриваемой нагрузки.

Если , то принимают .

 

Приращение напряжений

, (10.4)

где – статический момент относительно нейтральной оси приведенного сечения, включающего в себя только площадь сечения сжатой зоны бетона и площади растянутой и сжатой арматуры, умноженные на :

.

Высота сжатой зоны х вычисляется из решения уравнения

,

где – момент инерции указанного выше приведенного сечения относительно нейтральной оси;

– расстояние от точки приложения усилия обжатия Р до центра тяжести растянутой арматуры, при этом знак «плюс» принимается, если направление вращения моментов М и совпадают (рис.10.3)

 

 

 


Рис. 10.3. Схемы усилий и напряженно деформированного состояния сечения с трещиной в

стадии эксплуатации при расчете по раскрытию трещин

1 – точка приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне;

2 – центр тяжести сечения арматуры S

 

где – приведенный модуль деформации сжатого бетона,

= 0,0015

Коэффициент можно принимать

· для канатной арматуры (где в МПа);

· для остальной арматуры .

Для прямоугольных, тавровых и двутавровых сечений допускается определять по формуле

, (10.5)

где – плечо внутренней пары сил;

– коэффициент, определяемый по табл.4.2 пособия в зависимости от параметров

 

В формуле (10.5) .

Значения , определяемые по формулам (10.4) и (10.5), принимаются

.

Значение базового расстояния между трещинами ls определяется по формуле

 

(10.6)

При этом принимают

В формуле (10.6) – площадь сечения растянутого бетона, определяемая на основе нелинейной деформационной модели согласно п.4.7. пособия. При этом высота растянутой зоны принимается

Для прямоугольных, тавровых и двутавровых сечений , допускается определять по формуле

,

где – высота растянутой зоны бетона, определяемая как для упругого материала по приведенному сечению при

,

где – статический момент приведенного сечения относительно растянутой грани;

– по формуле (10.2);

к – коэффициент, учитывающий неупругие деформации растянутого бетона, равный:

к = 0,9 – для прямоугольных сечений и тавровых с полкой в сжатой зоне;

к = 0,95 – для двутавровых (коробчатых) сечений и тавровых с полкой в растянутой зоне.

Ширину раскрытия трещин принимают равной:

а) при продолжительном раскрытии

б) при непродолжительном раскрытии

,

где – определяется по формуле (10.3) при при действии постоянных и временных длительных нагрузок (т.е.при М = Ml);

– то же при при действии всех нагрузок (при M = Mtot);

– то же при при действии постоянных и временных длительных нагрузок (при М = Ml).

Ширину непродолжительного раскрытия трещин можно также определять по формуле

, (10.7)

где ,

а значения , , вычисляются по формулам (10.4) или (10.5) при действии моментов соответственно Mtot, Ml, Mcrc.

При этом, если выполняется условие:

(10.8)

то можно проверять только продолжительное раскрытие трещин, а если условие (10.8) не выполняется – только непродолжительное раскрытие. Значения t приведены в таблице 10.2.

 

Таблица 10.2

Значения параметра t

    Параметр Допустимая ширина раскрытия трещин, мм
t 0,68 0,59 0,42

 

Если принять, что =1,0, то в формулах (10.7) и (10.8) принимается

 

ЛЕКЦИЯ 11

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

 

Общие сведения и цель расчета

 

Под деформациями понимают различные виды перемещений: прогибы, углы поворота, амплитуды колебаний. Расчет по деформациям также необходим, как расчет по прочности или трещиностойкости. Расчет выполняют по стадии І или ІІ напряженно-деформированного состояния на действие нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке γf = 1,0.

В дальнейшем будет рассмотрен расчет только по перемещениям (прогибам). Целью расчета является проверка условия

 

ff ult,

 

где fult – предельный (максимально допустимый) прогиб, назначаемый из технологических, конструктивных, эстетико-психологических и физиологических требований.

Прогибы элементов отсчитываются от их начального состояния, а при наличии предварительного напряжения – от положения до обжатия. Такой подход обусловлен удобством расчета предварительно напряженных железобетонных конструкций, так как усилие обжатия рассматривается как внешняя сила для состояния элемента, при котором напряжения в бетоне равны нулю.

Определение прогибов выполняется в 2 этапа:

-На І этапе вычисляются кривизны 1/r, при определении которых учитываются специфические свойства железобетона.

-На ІІ этапе по найденным кривизнам вычисляются уже сами прогибы с применением формул строительной механики, общих для конструкций из различных материалов (т.е. на ІІ этапе специфика железобетона не учитывается).

Различают два случая расчета кривизн:

1. для элементов или участков элемента без образования нормальных трещин в растянутой зоне от действия полной нагрузки с γf = 1,0 и усилия предварительного обжатия;

2. для элементов или участков элемента с трещинами в растянутой зоне.

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-08

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...