Выведите формулу расчета несущей способности центрально сжатого участка стены в наиболее опасных сечениях

Расчет элементов неармированных каменных конструкций при центральном сжатии следует производить по формуле N £ т_g j R A, где, N - расчетная продольная сила; R - расчетное сопротивление сжатию кладки, j - коэффициент продольного изгиба; A - площадь сечения элемента. т_g - коэффициент учитывающий влияние длительной нагрузки.

 

16. В чем заключается сущность железобетона? В чем заключаются достоинства железобетона? Его недостатки?

Железобетон является комплексным материалом, включающий два исходных материала - бетон и стальную арматуру. Такое комбинирование исключает недостатки двух материалов и делает материал конструктивно полноценным.

Таким образом, бетон, хорошо сопротивляясь сжатию, имеет очень низкую прочность на растяжение. Неармированная однопролетная бетонная балка в условиях поперечного изгиба, испытывающая растяжение в зоне ниже нейтральной оси, в связи с этим, будет иметь очень низкую несущую способность, определяемую прочность бетона на растяжение, и используют лишь на 5-10 % возможности бетона на сжатие.

Серьезный конструктивный недостаток бетонной балки - ее низкую несущую способность - можно устранить, вводя в растянутую зону по направлению растяжения арматурную сталь. Стальная арматура воспримет нагрузку от напряжений растяжения, обеспечит высокий уровень использования бетона сжатой зоны и повысит несущую способность конструкции в 10-20 раз. Достоинства бетона Достаточно высокая прочность на сжатие R_b до 100 МПа; Высокая долговечность, стойкость к воздействию комплекса атмосферных условий без специальных мер по защите бетона; Распространенность и недефицитность исходных компонентов бетона (мелких и крупных заполнителей)–бетона. Низкая прочность на растяжениеR_bt»(1/10…1/20) R_b;Пониженный коэффициент конструктивного качества.

Достоинства стали: о чень высокая прочность на сжатие R_s от 400 до 2800 МПа; Одинаково хорошая сопротивляемость сжатию и растяжению R_sс» R_st;Высокий коэффициент конструктивного качества R_s / g_s, обеспечивающий легкость конструкций стали. Подверженность коррозии и необходимость в высоких эксплуатационных затратах на лакокрасочную защиту для обеспечения долговечности

Таким образом, сущность железобетона заключается в том, что искусственной постановкой арматуры усиливают зоны элемента, растянутые от внешней нагрузки.

Имеет конструктивный смысл и армирование сжатых элементов. Работая в составе сжатого железобетонного элемента совместно с бетоном, сталь в условиях совместности деформаций воспринимают напряжения в a - раз большие, чем бетон, где a = Е_s / E_в - соотношение модулей упругости этих материалов, разгружает бетон и повышает несущую способность сжатого элемента. Недостатки монолитного железобетона: имеет серьезные недостатки по сравнению со сборным железобетоном: большой расход средств и лесоматериалов на устройство опалубки и подмостей, необходимость выдерживать длительное время забетонированные конструкции в опалубке, затруднения в производстве работ на открытом воздухе при низких температурах и др.

 

 

17. Назовите области применения железобетона. В чем значение экспериментальных исследований для теории сопротивления железобетона?

В гражданском строительстве бетонные и железобетонные конструкции находят применение при строительстве жилых домов и общественных зданий.

Особенно широки возможности применения железобетонных конструкций в промышленном строительстве. Здесь железобетон используют не только в виде отдельных конструктивных элементов, но и для специальных конструкций такого типа сооружений, как бункера, эстакады, галереи, градирни, угольные башни, шахтные копры, фундаменты доменных печей, прокатных станов и др.

В гражданском и промышленном строительстве применяют разнообразные железобетонные конструкции для сооружений водоснабжения и канализации, например насосные станции, трубопроводы, коллекторы, бассейны, резервуары, водонапорные башни и др.

Железобетонные конструкции широко применяют и в энергетическом, транспортном, сельскохозяйственном, оборонном строительстве. На наземных сооружениях воздушного транспорта железобетон применяют для покрытий взлетно-посадочных полос, в конструкциях ангаров, мастерских, аэровокзалов и т. д.

Экспериментами установлено, что нелинейные деформации бетона и трещины в растянутых зонах оказывают существенное влияние на напряженно-деформированное состояние железобетонных элементов. Допущения о линейной зависимости между напряжениями и деформациями и основанные на этих допущениях формулы сопротивления упругих материалов для железобетона часто оказываются неприемлемыми.

Теория сопротивления железобетона строится на опытных данных и законах механики и исходит из действительного напряженно-деформированного состояния элементов на различных стадиях нагружения внешней нагрузкой. Опыты с различными железобетонными элементами — изгибаемыми, внецентренно растянутыми, внецентренно сжатыми с двузначной эпюрой напряжений — показали, что при постепенном увеличении внешней нагрузки можно наблюдать три характерные стадии напряженно-деформированного состояния: стадия

I — до появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда напряжения в бетоне меньше временного сопротивления растяжению и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бетоном совместно;

стадия II — после появления трещин в бетоне растянутой зоны, когда растягивающие усилия в местах, где образовались трещины, воспринимаются арматуро и и участком бетона над трещиной, а на участках между трещинами — арматурой и бетоном совместно;

стадия III — стадия разрушения, характеризующаяся относительно коротким периодом работы элемента, когда напряжения в растянутой стержневой арматуре достигают физического или условного предела текучести, в высокопрочной арматурной проволоке—временного сопротивления, а напряжения в бетоне сжатой зоны — временного сопротивления сжатию; в зависимости от степени армирования элемента последовательность разрушения зон растянутой и сжатой может изменяться.

 

18. Существующие способы изготовления и возведения железобетонных конструкций?

Общие сведения. Проектируя железобетонные эле­менты, предусматривают возможность высокопроизводи­тельного труда при их изготовлении на специальных за­водах и удобного монтажа на строительных площадках путем выбора оптимальных габаритов, экономичных форм сечения, рациональных способов армирования. Производство сборных железобетонных элементов ведут по нескольким технологическим схемам.

Способы возведения: Монолитный, сборный, сборно-монолитный.

Способы изготовления:

Конвейерная технология. Элементы изготовляют в формах, установленных на вагонетках и перемещаемых по рельсам конвейера от одного агрегата к другому, выполня­ют необходимые технологические операции: установку арматурных каркасов, натяжение арматуры предвари­тельно напряженных элементов, установку вкладышей-пустотообразователей для элементов с пустотами. Все формы-вагонетки перемеща­ются в установленном принудительном ритме.

Поточно-агрегатная технология. Технологические опе­рации выполняют в соответствующих цехах завода. При этом агрегаты, выполняющие необходимые технологиче­ские операции, неподвижны, а форма с изделием переме­щается от одного агрегата к другому кранами. Техноло­гический ритм перемещения форм заранее не установлен и не является принудительным.

Стендовая технология. Изделия в процессе изготовления и тепловой обра­ботки остаются неподвижными, а агрегаты, выполняю­щие технологические операции, перемещаются вдоль форм. Такие стенды оборудованы передвижными крана­ми, подвижными бетоноукладчиками. Элементы изготов­ляют в гладких или профилированных формах. При изготовлении плит перекрытий и панелей стен гражданских зданий широко применяется кассетный спо­соб, являющийся разновидностью стендовой технологии. Элементы изготовляют на неподвижном стенде в пакете вертикальных металлических кассет, вмещающем одно­временно несколько панелей. Сборка и разборка кассет механизированы.

Вибропрокатная технология. Плиты перекрытий и панели стен формуют на непрерывно движущейся ленте, гладкая или рифленая поверхность которой образует форму изделия. После укладки арматурного каркаса бетонную смесь, поданную на ленту, вибрируют и уп­лотняют с помощью расположенных сверху валков. По­следовательно прокатываемые изделия, укрытые сверху и подогреваемые снизу, за время перемещения по ленте набирают необходимую прочность и после охлаждения на стеллажах транспор­тируются на склад готовой продукции. Технологические операции подчинены единому ритму — скорости движе­ния формующей ленты.

 

19. Какие свойства бетона и арматурной стали сделали возможной их совместную долговечную работу?

Совместная работа бетона и стали в железобетонном элементе возможна благодаря следующим факторам:

- бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой, вследствие чего под влиянием действующих на элемент усилии бетон и арматура получают одинаковые по величине деформации (удлинения, укорочения);

- коэффициенты линейного расширения стали и бетона по величине очень близки;

- бетон служит средой, предохраняющей арматуру от коррозии и непосредственного воздействия огня.

В железобетоне рационально используются механические свойства бетона и стали. Бетон как искусственный камень хорошо сопротивляется сжатию и слабо — растяжению; арматура же хорошо сопротивляется растяжению и сжатию. Поэтому в железобетонных конструкциях, работающих на изгиб и на внецентренное сжатие, в сечениях, которых под воздействием нагрузки возникают зона сжатия и зона растяжения, бетон, как правило, воспринимает сжимающие усилия, а растягивающие передаются на арматуру, укладываемую в растянутой зоне сечения.

 

20. Что такое предельная сжимаемость и предельная растяжимость бетона? Что такое ползучесть бетона? Что такое модуль деформаций бетона – начальный, секущий, касательный?

Предельной величиной пластических деформаций, в результате которых бетон разрушается, или, как принято называть, предельной сжимаемостью и предельной растяжимостью бетона. Предельная растяжимость бетона в 10—20 раз меньше предельной сжимаемости.

Ползучестью называют свойство бетона увеличивать неупругие деформации при длительном действии постоянной нагрузки. Различают ползучесть линейную и нелинейную. Деформации ползучести увеличиваются с уменьшением влажности среды, увеличением В/Ц и количества цемента. Бетон, нагруженный в боле раннем возрасте, обладает большей ползучестью. Важное значение для расчета конструкций и оценки их поведения под нагрузкой имеют предельные деформации, при которых начинается разрушение бетона. Для расчетов принимают: при осевом кратковременном сжатии e _bcи = 2×10^-3, длительном e _bcи = 2,5×10^-3, при изгибе и внецентренном сжатии e _bcи = 3,5×10^-3, при центральном растяжении e _btи = 1,5×10^-4.

Прочность бетона на осевое растяжение зависит от прочности при растяжении цементного камня и его сцепления с зернами крупного заполнителя.

Ориентировочное значение R_bt можно определить по эмпирической формуле:R_bt = 5R / (45+R)

Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность. Под призменной прочностью R_b понимают временное сопротивление осевому сжатию призмы с отношением высоты призмы h к размеру а квадратного основания, равным 4. Связь между напряжениями и деформациями на участке 0-1 устанавливается законом Гука e_b = s_b / E_b,где E_b – начальный модуль упругости, E_b = tga₀ = s_b / e_b. Далее (участки 1-4) зависимость нелинейная, модуль в каждой точке диаграммы переменный, E_b = tga. Для практических расчетов был предложен упругопластический модуль деформаций E_bpl = tga_1. Зависимость между E_b и E_bpl определяется коэффициентом n = e_e / e_b, т.е. E_bpl = n E_b.

Коэффициент n изменяется от 1 при упругой работе до 0,45 при кратковременном нагружении, при длительном действии нагрузки n = 0,1…0,15. При растяжении n_t = 0,5. (рис)

 

 

21. ЧЕМ ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ ПЛАСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ? ЧТО ТАКОЕ ФИЗИЧЕСКИЙ ПРЕ­ДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ СТАЛИ, УСЛОВНЫЙ ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ?

Пластические свойства арматурной стали характеризуются относительным удлинением при ее испытании на длительные деформации удлинения

Пределом текучести (физическим) S_т называется напряжение, при котором в материале начинают интенсивно накапливаться остаточные (пластические) деформации, причем этот процесс идет при практически постоянном напряжении.

При отсутствии площадки текучести (см. рисунок) определяют условный предел текучести.

Основные механические свойства сталей характеризуются диаграммой «напряжения—деформации», получаемой путем испытания на растяжение стандартных образцов. Все арматурные стали по характеру диаграмм «s-e» подразделяются на:

1) стали с явно выраженной площадкой текучести (мягкие стали);

2) стали с неявно выраженной площадкой текучести (низколегированные, термически упрочненные стали);

3) стали с линейной зависимостью «s-e» почти до разрыва (высокопрочная проволока).

Основные прочностные характеристики:

для сталей вида 1 — физический предел текучести s_у;

для сталей видов 2 и 3— условный предел текучести s_0,2, принимаемый равным напряжению, при котором остаточные деформации составляют 0,2 %, и условный предел упругости s_0,02, при котором остаточные деформации 0,02 %.

Помимо этого характеристиками диаграмм являются предел прочности s_su (временное сопротивление) и предельное удлинение при разрыве, характеризующее пластические свойства стали.(СМ РИС)

Малые предельные удлинения могут послужить причиной хрупкого обрыва арматуры под нагрузкой и разрушения конструкции; высокие пластические свойства сталей создают благоприятные условия для работы железобетонных конструкций. В зависимости от типа конструкций и условий эксплуатации наряду с основной характеристикой — диаграммой «s-e» в ряде случаев необходимо учитывать другие свойства арматурных сталей: свариваемость, реологические свойства, динамическое упрочнение и т. п.Под свариваемостью понимают способность арматуры к надежному соединению с помощью электросварки без трещин. Реологические свойства характеризуются ползучестью и релаксацией. Ползучесть арматурных сталей проявляется лишь при больших напряжениях и высоких температурах. Гораздо опаснее релаксация – падение напряжений во времени при неизменной длине образца (отсутствии деформаций).

22. В ЧЕМ РАЗЛИЧИЕ РАБОТЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, АРМИРОВАННЫХ МЯГКИМИ СТАЛЯМИ И ВЫ­СОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРОЙ. ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

"Мягкая" арматура (классы А-I, A-II, A-III) на диаграмме растяжения (1) имеет три главных участка: упругие деформации (здесь действует закон Гука), площадку текучести при напряжениях pl (предел текучести) и упруго-пластические деформации (криволинейный участок). При проектировании конструкций используют первый и второй участки. Текучесть стали в той или иной степени учитывают в расчетах нормальных сечений на изгиб (при слабом армировании, при многорядном расположении арматуры и т.д.), в расчетах статически неопределимых конструкций по методу предельного равновесия и в других случаях. Третий участок в расчетах не участвует - деформации там столь велики, что в реальных условиях они соответствуют уже разрушению конструкций.

"Твердая", или высокопрочная арматура (классы А-IV, Ат-IV и вы-ше, B-II, Bp-II, K-7, K-19) не имеет физического предела текучести (2,3), она деформируется упруго до предела пропорциональности, а далее диаграмма постепенно искривляется.

У "твердых" сталей прочность выше, чем у "мягких", но зато меньше удлинения при разрыве, т.е. у них хуже пластические свойства, они более хрупкие. "Мягкая" и "твердая" сталь - понятия, разумеется, условные и в официальных документах отсутствуют, но они очень удобны в обиходе, потому их широко используют в научно-технической литературе.

При предварительном напряжении растянутой под нагрузкой арматуры возникает предварительно напряженное состояние. Растягивающие напряжения в сжатой от внешней нагрузки зоне достаточно велики. В нижней зоне возникают сжимающие напряжения большой величины, поэтому эпюра носит нелинейный характер.

В процессе приложения нагрузки, сжимающие напряжения гасятся растягивающими, от внешней нагрузки.

После того, как растягивающие напряжения от внешней нагрузки превысят сжимающие от предварительного напряжения элемент работает по 2-й стадии, как обычный, но с большей несущей способностью. Третья стадия аналогична обычному железобетонному элементу.(СМ РИС)

 

Причины использования преднапряженных конструкций:

- В предварительно напряженных конструкциях представляется возможность использовать высокоэкономичную стержневую арматуру повышенной прочности и высокопрочную проволочную арматуру, позволяющих в среднем до 50% сокращать расход дефицитной стали в строительстве.

- Предварительное обжатие растянутых зон бетона значительно отдаляет момент образования трещин в растянутых зонах элементов, ограничивает ширину их раскрытия и повышает жесткость элементов, практически не влияя на их прочность.

- Предварительно напряженные конструкции часто оказываются экономичными для зданий и сооружений с такими пролетами, нагрузками и условиями работы, при которых применение железобетонных конструкций без предварительного напряжения технически невозможно или вызывает чрезмерно большой перерасход бетона и стали для обеспечения требуемой жесткости и несущей способности конструкций.

- Предварительное напряжение, увеличивающее сопротивление конструкций образованию трещин, повышает их выносливость при работе на воздействие многократно повторяющейся нагрузки. Это объясняется уменьшением перепада напряжений в арматуре и бетоне, вызываемого изменением величины внешней нагрузки. Правильно запроектированные предварительно напряженные конструкции безопасны в эксплуатации, так как показывают перед разрушением значительные прогибы, предупреждающие об аварийном состоянии конструкций.

 

23. СУЩНОСТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ. КАКОВЫ ПРЕИМУЩЕСТВА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕН­НЫХ КОНСТРУКЦИЙ?

Предварительно-напряженной называется конструкция в которой создаются сжимающие напряжения в растянутой зоне бетона. Таким образом частично компенсируется недостаток бетона плохо работать на растяжение. Предварительно напряженные конструкции создаются путем напряжения арматуры. Первая попытка создать предварительно-напряженную конструкцию принадлежит Джексону (США) в 1886 году окончилась неудачей, т.к. уровень напряжений был невысок и полностью «съедался» усадкой и ползучестью бетона. Фрейсине (1928 г.) впервые создал методику расчета предварительно-напряженных конструкций.

При предварительном напряжении растянутой под нагрузкой арматуры возникает предварительно напряженное состояние. Растягивающие напряжения в сжатой от внешней нагрузки зоне достаточно велики. В нижней зоне возникают сжимающие напряжения большой величины, поэтому эпюра носит нелинейный характер.

В процессе приложения нагрузки, сжимающие напряжения гасятся растягивающими, от внешней нагрузки.

После того, как растягивающие напряжения от внешней нагрузки превысят сжимающие от предварительного напряжения элемент работает по 2-й стадии, как обычный, но с большей несущей способностью. Третья стадия аналогична обычному железобетонному элементу.(СМ РИС)

24. КАКИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СУЩЕСТВУЮТ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ? В ЧЕМ ОТЛИЧИЕ СХЕМ НАТЯЖЕНИЯ НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРЫ НА УПОРЫ И НА БЕТОН?

Существуют два основных способа создания предварительного напряжения: на упоры и на бетон. Для создания предварительного натяжения используют механический, электротермический и электротермомеханический способы. (СМ РИС)

Фактически усилие предварительного напряжения не соответствует исходному натяжению. Это объясняется возникающими потерями предварительного напряжения, которые обязательно должны учитываться при расчетах.

Потери предварительного напряжения в арматуре s_los состоят из потерь, происходящих при изготовлении конструкции до ее обжатия и в процессе обжатия – это первые потери s_{los 1} и потерь, происходящих после обжатия и проявляющихся в течении длительного времени – это вторые потери s_{los 2}.

Первые потери: От релаксации напряжений s₁ арматуры; От температурного перепада s₂; От деформации анкеров s₃, расположенных у натяжных устройств; Потери от трения о возможные точки касания s₄; От деформаций стальной формы s₅; От быстро натекающей ползучести s₆.

Обычно, чем выше предварительное натяжение арматуры, тем больше его положительное влияние на работу конструкции. Однако при этом должна быть исключена возможность развития микротрещин и разрушения бетона усилием обжатия.

 

25. КАК УСТАНАВЛИВАЕТСЯ НАЧАЛЬНОЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ В АРМАТУРЕ? КАК ОСУЩЕСТВЛЯЕТ­СЯ АНКЕРОВКА НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРЫ?

При высоких напряжениях в арматуре, близких к нормативному сопротивлению, в ней возникает опасность разрыва при натяжении (проволочная арматура) и опасность развития значительных остаточных деформаций (горячекатаная). На основании исследований, опыта изготовления и эксплуатации предварительно напряженных элементов значения предварительного напряжения s_sp и s_sp' в арматуре, расположенной соответственно в растянутой и сжатой зонах, от действия внешней нагрузки установлены нормали с учетом предельных отклонений так, чтобы для стержневой и проволочной арматуры выполнялись условия: s_sp + р £ R_sn; s_sp – р ³ 0,3R_sn,

где p=0.05s_sp – при механическом способе натяжения, МПа;

30 + 360 / l, — при электротермическом и электротермомеханическом способе натяжения (l — длина натягиваемого стержня, принимаемая как расстояние между наружными гранями упоров, м). При натяжении арматуры электротермическим способом во избежание потери упрочнения температура нагрева не должна превышать 300...350 °С.

Начальное контролируемое напряжение в арматуре при натяжении на упоры с учетом потерь от деформации анкеров s₃ и трения об огибающие приспособления s₄ равно: s_con=s_sp- s₃ -s₄; s_con'=s_sp'- s₃ '-s₄';

Начальное контролируемое напряжение при натяжении на бетон (с учетом того, что часть усилия тратится на обжатие бетона): s_con=s_sp- αs_bp; s_con'=s_sp'- αs_bp'; где s_bp, s_bp' —напряжение в бетоне при обжатии (с учетом первых потерь).

Возможные производственные отклонения от заданного значения предварительного напряжения арматуры учитывают в расчетах коэффициентом точности натяжения арматуры: γ_sp=1±Δγ_sp; Δγ_sp=0.5*(p/γ_sp)*(1+1/√n_p)≥0.1, где Δγ_sp— предельное отклонение предварительного напряжения в арматуре; знак плюс принимают при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения, например в расчетах на прочность для арматуры, расположенной в зоне, сжатой при действии нагрузки, а также в расчетах для стадии изготовления и монтажа элемента; знак минус — при благоприятном; п_р — число напрягаемых стержней в сечении элемента.

Нормами допускается принимать р= 0 при расчете потерь предварительного напряжения арматуры и при расчете по раскрытию трещин и по перемещениям. Передаточную (или кубиковую) прочность бетона к моменту обжатия R_bp устанавливают так, чтобы при обжатии не создавался слишком высокий уровень напряжения s_bp/R_bp, сопровождающийся значительными деформациями ползучести и потерей предварительного напряжения в арматуре. Рекомендуется принимать R_bp по расчету, но не менее 11 МПа (при стержневой арматуре класса Ат-VI и арматурных канатах — не менее 15,5 МПа), а также не менее 50 % прочности бетона.

Анкеровка напрягаемой арматуры в бетоне во многих случаях осуществляется за счёт сцепления арматуры с бетоном. При применении в качестве напрягаемой арматуры высокопрочной проволоки периодического профиля, арматурных канатов, стержневой арматуры периодического профиля, натягиваемой на упоры, установка постоянных анкеров не требуется. Установка анкеров обязательна для арматуры, натягиваемой на бетон, а также для арматуры, натягиваемой на упоры, при недостаточном сцеплении. Длину зоны передачи напряжений l_p для напрягаемой арматуры без анкеров следует опреде­лять по формуле: l_p = (w_p*s_sp/R_bp+λ_p)*d, где w _p и l _p принимаются по табл. 28. К значению R_bp при необходимости вводятся ко­эффициенты условий работы бетона, кроме g _{s 2}. Величина s_sp в формуле принимается равной:

- при расчете элементов по прочности — большему из значений R_s и s_sp;

- при расчете элементов по трещиностойкости ¾ значению s_sp. Здесь s_sp принимается с учётом первых потерь по поз. 1—5 табл. 5 СНиП 2.03.01-84. Тип анкера выбирают, исходя из производственных возможностей и вида арматуры.

Ненапрягаем арм из гладких стержней А-I (А240) – на концах устраивают анкеры в виде полукруглых крючков.

В сварн сетках и каркасах для гладких ст. анкеры – ст. поперечн направл-я. Ненапряг. арм периодич. профиля заводят за норм к продольн оси эл-та сч-е, в кот. она учит-ся с полным расчетн сопротивл-м на длину не < lan, опред-я по СП. На крайних свободн опорах изг-х эл-в продольные растянутые стержни заводят для анкеровки за внутр. грань опоры на длину не <10d, а если наклон. трещ. в растянут зоне не образ-ся – то на длину не <5d.

Напрягаем. арм – при натяж. на упоры и достаточн. проатяж. на упоры и достаточн. прчности бет прим-т в констр-х без анкеров. При натяжении на бет/на упоры в усл-х недостат. сцепления с бет – со спец. анкерами. Длину зоны анкеровки напрягаем. арм lan прин-т в соотв со СП.

Предварит. напряж-е в арм изм-ся линейно от 0 у края эл-та до полн. знач-я в сеч-ии, располож. на расст-ии l_F от края эл-та. Чтобы бет не раскалывался при передаче на него усилий с напрягаем арм, концы эл-в усиливают закладн. деталями с анкерн. стержнями. Для захвата, натяжения и закрепления на упорах для канатов и стержнев. арм периодич профиля прим-т цанговые захваты. Для стержнев. арм исп-т приварен коротыши / шайбы, нарезку накатом без ослабления сеч-я. При натяжении арм на бет анкеры д. обеспечить надежную передачу усилий. В местах их расположения у концов эл-в бет усиливают дополнит. хомутами, сварн. сетками, спиралями, а для равномерной передачи усилий под анкерами размещ-т ст. плиты.

 

 

26. ЧЕМУ РАВЕН КОЭФФИЦИЕНТ ТОЧНОСТИ НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ И ДЛЯ ЧЕГО ВВОДЯТ ЭТОТ КОЭФФИЦИ­ЕНТ?

mт = 1 ± Dmт. (202)

 

Знак «плюс» принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения (т.е. когда на данной стадии работы конструкции на рассматриваемом участке элемента предварительное напряжение снижает несущую способность, способствует образованию трещин и т.п.), знак «минус» - при благоприятном.

 

Значение Dmт при механическом способе натяжения арматуры принимается равным 0,1.

 

При определении потерь предварительного напряжения арматуры, а также при расчете по раскрытию трещин и по деформациям значения Dmт принимаются равными нулю.

 

При изготовлении элементов на заводах железобетонных конструкций, оборудованных средствами автоматического контроля натяжения арматуры, значения mт допускается принимать по результатам статистической обработки опытных данных при обеспеченности 0,95 и точности 0,04.

 

Значения mт при механическом способе натяжения арматуры принимаются:

 

а) mт = 0,9 - при расчете по образованию или раскрытию трещин предварительно обжатых граней сечения и при расчете на поперечные силы;

 

б) mт = 1,1 - при расчете по образованию или раскрытию трещин предварительно растянутых граней сечения, а также при расчете на прочность для арматуры, расположенной в сжатой зоне сечения;

 

в) mт = 1 - в остальных случаях.

 

Возможные производственные отклонения от заданного значения предварительного напряжения арматуры учитывают в расчетах коэффициентом точности натяжения арматуры: γ_sp=1±Δγ_sp; Δγ_sp=0.5*(p/γ_sp)*(1+1/√n_p)≥0.1, где Δγ_sp— предельное отклонение предварительного напряжения в арматуре; знак плюс принимают при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения, например в расчетах на прочность для арматуры, расположенной в зоне, сжатой при действии нагрузки, а также в расчетах для стадии изготовления и монтажа элемента; знак минус — при благоприятном; п_р — число напрягаемых стержней в сечении элемента.

27. ЧТО ТАКОЕ ПЕРЕДАТОЧНАЯ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА, КАК УСТАНАВЛИВАЮТ ЕЕ ВЕЛИЧИНУ?

Помимо проектной марки для предварительно-напряженных элементов назначается передаточная прочность бетона — прочность бетона к моменту его обжатия (спуска натяжения). Фактическая величина передаточной прочности с учетом требований статистического контроля на производстве должна быть во всех случаях не менее 14 МПа, а при стержневой арматуре класса A-VI, арматурных канатах класса К-7 и проволочной арматуре класса Вр-II.Если проектные марки бетона приняты выше минимального значения, то передаточная прочность должна также составлять не менее 50% принятой проектной марки. В качестве материалов для предварительно напряженных конструкций применяют напрягаемую арматуру: стержневую периодического профиля классов, проволочную классов и арматурные канаты класса К-7, при длине элементов более 12 м использовать преимущественно проволочную арматуру и арматурные канаты, а при меньшей длине — стержневую классов. Минимальную проектную марку бетона выбирают в зависимости от вида и класса напряженной арматуры и ее диаметра. Передаточная прочность бетона Ro должна составлять не менее 80% от минимально допустимой проектной марки. Проектная марка мелкозернистого бетона для инъекции каналов должна быть не ниже М300. Для обеспечения надежной передачи усилий с арматуры на бетон на концах арматурных элементов часто приходится устанавливать специальные анкерные устройства, а сами концы элемента усилять. Установка анкеров является обязательной у концов арматуры, натягиваемой на бетон, а также арматуры, натягиваемой на упоры, но имеющей недостаточное сцепление с бетоном (гладкая проволока, многопрядные канаты); при этом анкерные устройства должны обеспечивать надежную заделку арматуры в бетоне.

 

28. КАК ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ НАПРЯЖЕНИЯ В БЕТОНЕ ПРИ ОБЖАТИИ?

При проектировании предварительно напряженных железобетонных конструкций необходимо знать напряжения в арматуре и бетоне для стадий изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации конструкции. Напряжения в сечениях, нормальных к продольной оси элемента, определяют как для упругого материала по формулам сопротивления материалов. При этом усилие предварительного обжатия Р рассматривается как внешняя сила. В качестве расчетного принимается приведенное сечение, включающее в себя площадь бетона с учетом ослабления его пазами, а также сечение всей продольной (напрягаемой и ненапрягаемой) арматуры, замененной эквивалентной площадью сечения бетона (рис), исходя из равенства деформаций арматуры и бетона с помощью отношения модулей упругости α_S=E_S/E_b.

Значения площади A_red статического момента S_red и момента инерции J_red приведенного сечения определяются по формулам: A_red = A_b+α_SA_S+α_S’A_S’+α_SPA_SP+α_SP’A_SP’;

S_red= S_b+ α_SA_Sa_S+α_S’A_S’(h-a_S’)+α_SPA_SPa_SP+α_SP’A_SP’(h-a_SP’);

J_red= J_b+ α_SA_Sy_S²+α_S’A_S’(y_S’)²+α_SPA_SPy_SP²+α_SPA_SPy_SP²+α_SP’A_SP’(y_SP’)²;

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до растянутой грани: y=S_red/J_red.

Усилие предварительного обжатия бетона принимают равным равнодействующей усилий в напрягаемой и ненапрягаемой арматуре: P=σ_SPA_SP+σ’_SPA’_SP-σ_SA_S-σ’_SA’_S, а эксцентриситет приложения этого усилия относительно центра тяжести приведенного сечения определяют из условия равенства моментов равнодействующей и составляющих: e_0P=(σ_SPA_SPy_SP+σ’_SPA’_SPy’_SP-σ_SA_Sy_S-σ’_SA’_Sy’_S)/P.

Нормальные напряжения в бетоне от усилия обжатия определяют как для внецентренно сжатого упругого тела: σ_bP = (P/ A_red )± (Pe_OPy_i/ J_red ).

29. ВИДЫ ПОТЕРЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ. ПОТЕРИ ДО И ПОСЛЕ ОБЖАТИЯ БЕТОНА. В ЧЕМ ЗА­КЛЮЧАЕТСЯ ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ВИДОВ ПОТЕРЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В АРМАТУРЕ?

Потери предварительного напряжения в арматуре s_los состоят из потерь, происходящих при изготовлении конструкции до ее обжатия и в процессе обжатия – это первые потери s_{los 1} и потерь, происходящих после обжатия и проявляющихся в течении длительного времени – это вторые потери s_{los 2}.

Первые потери: От релаксации напряжений s₁ арматуры; От температурного перепада s₂; От деформации анкеров s₃, расположенных у натяжных устройств; Потери от трения о возможные точки касания s₄; От деформаций стальной формы s₅; От быстро натекающей ползучести s₆.

Вторые потери:Потери s₇ от релаксации напряжений арматуры, зависят от вида арматуры; От усадки бетона s₈ (зависит от класса бетона); От ползучести бетона s₉ (независимо от способа натяжения арматуры); Потери от смятия бетона под витками арматуры s₁₀ (спиральной или кольцевой) при Æ конструкции до 3 м (в круглых конструкциях). Потери s₁₁ от деформации обжатия стыков между блоками (для конструкций, состоящих из блоков).Полные потери в общем случае составляют

s_los = s_{los 1} + s_{los 2} и могут достигать200…300 МПа и более, но в любом случае не менее 100 МПа. На основании опыта изготовления и эксплуатации конструкций нормы рекомендуют назначать предельное напряжение стержневой и проволочной арматуры s_sp в следующих пределах:

s_sp £ R_s,ser – p и s_sp ³ 0,3R_s,ser + p, где p – допустимое отклонение предельного напряжения арматуры, принимаемое:

- при механическом способе натяжения 0,05 s_sp;

- при электротермическ