ТЕМА 4. Расчет прочности изгибаемых элементов
Экспериментальные основы теории сопротивления железобетона. Прочность железобетонных элементов.Основы сопротивления элементов динамическим нагрузкам. Работа железобетона под нагрузкой. Три стадии напряженно- деформированного состояния нормальных сечений железобетонных элементов. Случаи исчерпания прочности изгибаемого элемента. Конструктивные особенности. Принципы размещения арматуры. Экспериментальные данные о характере разрушения изгибаемых элементов по нормальным и наклонным сечениям. Расчет по нормальным сечениям элементов различного поперечного сечения с одиночной и двойной арматурой. Понятия о коэффициенте армирования. Оптимальные коэффициенты армирования для различных видов изгибаемых элементов. Расчет прочности изгибаемых элементов по наклонным сечениям. Подбор поперечной арматуры. Конструктивные требования к диаметру и шагу поперечных стержней. Принцип и экономический смысл построения эпюры материалов.
Железобетонные конструкции состоят из двух различных по свойствам материалов – бетона и стали, что учитывается при их расчете. Так, при постепенном увеличении нагрузки в железобетонном изгибаемом элементе (без предварительного напряжения) наблюдаются три стадии напряженно-деформированного состояния.
В начале загружения (стадия I) относительные деформации бетона незначительны, элемент работает почти упруго, поэтому в сжатой и растянутой зонах эпюра напряжений бетона может быть принята треугольной. В конце стадии I (состояние Iа) напряжения в растянутой зоне достигают предела прочности бетона на растяжение. При дальнейшем увеличении нагрузки в растянутой зоне образуются трещины, однородность элемента нарушается; с ростом относительных деформаций начинают проявляться неупругие свойства сильно сжатого бетона и эпюра напряжений в бетоне сжатой зоны становится криволинейной (стадия II).
На последнем этапе загружения (стадия III) происходит разрушение элемента. При этом возможны два случая, в первом случае напряжения в арматуре достигают предела текучести, что является причиной последующего разрушения бетона сжатой зоны и элемента в целом. Этот случай имеет место при насыщении сечения элемента арматурой до определенного предела. Во втором случае напряжения в сжатой зоне бетона достигают предела прочности при напряжениях в арматуре, меньших, чем предел текучести (переармированное сечение). Прочность растянутой арматуры в таком сечении используется не полностью, разрушение элементов носит хрупкий характер и их применение и практике строительства не рекомендуется.
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.
Дата добавления: 2015-02-03; просмотров: 4026;