Последовательность расчета по образованию и раскрытию трещин (железобетон)

Заоснову расчета по образованию трещин принимают напряженно-деформированное состояние элемента когда появление трещин в бетоне растянутой зоны происходит при его удлинении достигающем предельного значения, а напряжения — R_bt.ser.

Железобетонные элементы рассчитываются по образованию трещин:

– нормальных к продольной оси элемента;

– наклонных к продольной оси элемента.

Расчет по образованию трещин производится:

а) для выявления необходимости проверки по раскрытию трещин;

б) для выяснения случая расчета по деформациям.

В железобетонном элементе или на его участках трещины отсутствуют, если усилия, вызванные действием полной нагрузки (или ее части, когда нагрузки вызывают усилия разных знаков) и вводимые в расчёт с коэффициентом надежности по нагрузке g_f = 1,0, меньше усилий, воспринимаемых сечением при образовании трещин. Полная нагрузка включает постоянные, длительные и кратковременные нагрузки.

Допускается принимать без расчета, что изгибаемые элементы сечений прямоугольного и таврового со сжатыми полками имеют на наиболее напряженных участках трещины, нормальные к продольной оси, если требуемый по расчету коэффициент армирования m > 0,005.

Расчет железобетонных элементов по образованию нормальных трещин производится из условия

М_r < М_crc,

где М_r – момент внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется;

М_crc – момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин, и определяемый по формуле

M_crc = R_bt,serW_pl M_shr,

здесь M_shr ¾ момент усилия N_shr вызванного усадкой бетона, относительно той же оси, что и для определения М_r

Для свободно опертых балок и плит момент М_crc определяется по формуле

M_crc = R_bt,serW_pl ‑ N_shr (e_op + r).

Усилие N_shr рассматривается как внешняя растягивающая сила; его величина и эксцентриситет относительно центра тяжести приведенного сечения

Значение M_r определяется по формулам:

для изгибаемых элементов (черт. 83, а)

М_r = М;

для внецентренно сжатых элементов (черт. 83, б)

M_r = N(e_o ‑ r),

для центрально- и внецентренно растянутых элементов (черт. 83, в)

M_r = N(e_o + r),

r — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется.

Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна W_pl (с учетом неупругих деформаций растянутого бетона) определяется в предположении отсутствия продольной силы N по формуле

,

где I_bo, I_so, I¢_so — моменты инерции соответственно площадей сечения сжатой зоны бетона, арматуры S иS¢ относительно нулевой линии;

S_bo — статический момент площади сечения растянутой зоны бетона относительно нулевой линии.

43. Арматура: классификация, марки и классы арматурной стали

Класс арматуры представляет собой буквенно-цифровое обозначение в котором:

1. Буква характеризует способ производства арматуры:

A – горячекатаная стержневая арматура;

B – холоднодеформированная проволочная арматура;

K – канатная арматура.

2. Цифра означает нормативное сопротивление арматурной стали растяжению по пределу текучести, выраженное в МПа с учетом статистической изменчивости прочности арматурной стали.

Обеспеченность значения нормативного сопротивления принимается не менее 0,95 (95%).

Например, класс арматуры A400 означает, что данная арматура произведена способом прокатки в горячем состоянии и имеет нормативное сопротивление по пределу текучести не менее 400МПа.

Добавочными буквенными индексами могут обозначаться дополнительные характеристики арматурной стали:

с – означает улучшенную свариваемость арматурной стали. Например, арматура класса А500с.

т – означает термическое упрочнение арматурной стали. Например, арматура класса А800т.

п – означает наличие улучшенного профиля арматуры обладающего повышенным сцеплением с бетоном. Например, арматура класса А500сп.

в – означает упрочнение арматуры вытяжкой. Например, арматура класса A-IIIв (А540).

По ГОСТ 5781-82* предусмотрены следующие классы арматуры: А240; A300; A400; A540; A600; A800; A1000. Данные классы соответствуют классам A-I, A-II, A-III, A-IIIв, A-IV, A-V, A-VI по устаревшей классификации соответственно.

Кроме этого, предусматриваются классы А500с и В500с по ГОСТ…

Также классы арматуры могут быть предусмотрены по техническим условиям (ТУ), разрабатываемым и утверждаемым заводом-изготовителем в установленном порядке.

Марка арматурной стали характеризует ее химический состав.

Каждому классу арматуры соответствуют определенные марки стали с одинаковыми механическими характеристиками, но различным химическим составом. В обозначении марки стали отражается содержание углерода и легирующих добавок. Например, в марке 25Г2С первая цифра обозначает содержание углерода в сотых долях процента (0,25%), буква Г – что сталь легирована марганцем, цифра 2 – что его содержание может достигать 2%, а буква С – наличие в стали кремния с содержанием до 1%.

Периодический профиль имеет стержневая арматура всех классов, за исключением круглой (гладкой) арматуры класса А-I.

Физический предел текучести 230-400 МПа имеет арматура классов A-I, A-II, A-III, условный предел текучести имеет высоколегированная арматура классов A-IV - A-VII и термически упрочненная арматура.

Относительное удлинение после разрыва зависит от класса арматуры. Значительным удлинением обладает арматура классов A-I¸A-II (14-25%), сравнительно небольшим удлинением – арматура классов A-IV¸A-VII и термически упрочненная арматура всех классов (6-8%).

Модуль упругости стержневой арматуры Es с ростом ее прочности несколько уменьшается и составляет для арматуры классов A-I, A-II, для арматуры классов A-III, A-IVс, для арматуры класса A-V и термически упрочненной арматуры.

Арматурную проволоку диаметром 3-8мм подразделяют на два класса Bр-I – обыкновенная арматурная проволока (холоднотянутая, низкоуглеродистая), предназначенная главным образом для изготовления арматурных сеток; В-II, Вр‑II – высокопрочная арматурная проволока (многократноволоченая, углеродистая), применяемая в качестве напрягаемой арматуры предварительнонапряженных элементов. Периодический профиль обозначается дополнительным индексом «р»: Вр-I, Вр-II.

Основная механическая характеристика проволочной арматуры – ее временное сопротивление, которое возрастает с уменьшением диаметра проволоки. Для обыкновенной арматурной проволоки , для высокопрочной проволоки . Относительное удлинение после разрыва сравнительно невысокое (4-6%). Разрыв высокопрочной проволоки носит хрупкий характер. Модуль упругости арматурной проволоки классов В-II, Вр‑II равен , класса Вр-I равен , арматурных канатов равен .

Сортамент арматуры составлен по номинальным диаметрам, что соответствует для стержневой арматуры периодического профиля диаметрам равновеликих по площади поперечного сечения круглых гладких стержней, для обыкновенной и высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля – диаметру проволоки до профилирования.