Железобетонные и каменные конструкции (стр. 15 )

При расчете поперечного армирования обычно задаются классом арматуры, ее диаметром, числом поперечных стержней в одном сечении и определяют шаг.

Если поперечная сила, воспринимаемая бетоном сжатой зоны больше действующего поперечного усилия

, хомуты по расчету не требуются и устанавливаются по конструктивным требованиям. Их шаг и см.

Если определяют погонную нагрузку на хомуты (17)
и шаг хомутов . Чтобы наклонная трещина не прошла между хомутами . Из всех значений шага хомутов, включая конструктивные требования и см принимают меньшее.

Отгибы устанавливают, когда поперечная сила не может быть воспринята бетоном сжатой зоны и хомутами, т. е. . (18)

Из условия (10) , отсюда суммарная площадь отгибов в одном сечении . (19)

9.  Конструктивные требования, обеспечивающие прочность наклонных сечений по изгибающему моменту

Расчет прочности наклонных сечений по изгибающему моменту можно не выполнять, если соблюдаются следующие требования:

1.  Прочность наклонного сечения по изгибающему моменту не должна быть ниже прочности нормального сечения, проходящего через точку О (рис.19).

2.  Начало первого отгиба – на расстоянии не менее 5 см от грани свободной опоры.

3.  Расстояние между отгибами – не более .

4.  Конец последнего отгиба должен быть заведен за сечение, где он не требуется по расчету.

5.  Продольные растянутые стержни, обрываемые в пролете, должны быть заведены за сечение, где они не требуются по расчету, на длину:

, но не менее и 200 мм. (20)

6.  Растянутые стержни должны быть заведены за грань свободной опоры на расстояние не менее , если наклонные трещины не образуются и не менее – если образуются.

7.  Особенности расчета железобетонных конструкций с учетом распределения усилий

В элементах, армированных мягкими сталями, в стадии разрушения по случаю 1 могут появляться участки местных больших пластических деформаций, которые называют пластическими шарнирами. При дальнейшем деформировании изгибающие моменты в пластических шарнирах остаются постоянными: .

Если условно принять, что в статически неопределимой балке (рис. 20) изгибающие моменты в стадии разрушения будут одинаковы и выполнить одинаковое армирование, в процессе нагружения можно наблюдать следующие этапы:

а) При невысоком уровне нагружения эпюра соответствует определенной по упругому расчету методами строительной механики. При нагружении в точке 1 появляется пластический шарнир, , балка не разрушается.

б) При дальнейшем увеличении нагрузки растут изгибающие моменты в пролете и на левой опоре, момент на правой опоре постоянен. С ростом нагрузки в точке 2 появляется еще один пластический шарнир, балка не разрушается.

в) С ростом нагрузки увеличивается изгибающий момент только на левой опоре. Когда в точке 3 появляется пластический шарнир, происходит разрушение балки.

Таким образом, изначально принятое условие о равенстве изгибающих моментов получило подтверждение, так как в стадии разрушения произошло перераспределение (в данном случае выравнивание) изгибающих моментов. При этом в соответствии с правилами строительной механики сумма пролетных и опорных моментов равна моменту в простой балке .

Следовательно, при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций не обязательно точно определять в них усилия. Достаточно найти их из расчета аналогичной статически определимой конструкции и распределить между пролетами и опорами. При этом нужно соблюсти следующие условия:

1. Элементы должны быть армированы мягкими сталями (с физическим пределом текучести).

2. Сечения должны разрушаться по случаю 1, т. е. не должны быть переармированными ().

3. Для ограничения ширины раскрытия трещин на участках, где образуются первые пластические шарниры, выравненные моменты не должны отличаться от полученных по упругому расчету более чем на 30%.

10.  Цель и способы предварительного напряжения конструкций

Предварительно напряженными называются конструкции, в которых до приложения эксплуатационной нагрузки создаётся искусственное обжатие бетона путем напряжения арматуры.

Предварительное напряжение повышает трещиностойкость конструкций, так как растягивающие напряжения в бетоне от эксплуатационной нагрузки будут уменьшаться за счет сжимающих от предварительного обжатия.

Предварительное напряжение уменьшает прогибы (повышает жесткость) конструкций за счет выгибов от действия усилия обжатия.

Предварительное напряжение позволяет применять экономичные высокопрочные стали: без преднапряжения в стадии, близкой к разрушению, трещины будут зияющими, а деформации значительно превосходить допускаемые.

Преднапряжение позволяет применять бетоны высокой прочности, снижать вес и стоимость конструкции.

Преднапряжение на несущую способность конструкций не влияет, так как уравнения равновесия в стадии разрушения не меняются.

Недостатком преднапряженных конструкций является их повышенная трудоёмкость изготовления, может быть пониженной огнестойкость и коррозионная стойкость.

Способы преднапряжения:

Напряжение арматуры с передачей усилия на упоры. До бетонирования арматуру напрягают и закрепляют на упорах. Конструкцию бетонируют и, когда бетон наберет достаточную (передаточную) прочность, арматуру освобождают с упоров, она стремиться восстановить первоначальное положение и обжимает бетон.

Напряжение арматуры с передачей усилия на бетон. Конструкцию изготавливают без напрягаемой арматуры, в местах её расположения оставляют каналы или пазы. Когда бетон наберёт прочность, через каналы или пазы пропускают арматуру, производят её натяжение и закрепляют анкерами. Каналы иньецируют, пазы зачеканивают цементным раствором.

Методы преднапряжения:

Механический. Арматуру напрягают домкратом или другими силовыми устройствами.

Электротермический. Арматуру удлиняют нагревом электрическим током и закрепляют на упорах или анкерами. При остывании арматура сокращается, в ней появляются растягивающие напряжения.

Электротермомеханический. Арматуру удлиняют нагревом электрическим током, затем подтягивают домкратами.

Самонапряжение. Конструкцию изготавливают из бетона на расширяющемся цементе, при твердении он увеличивается в объеме и растягивает арматуру.

11.  Категории трещиностойкости железобетонных конструкций

Под трещиностойкостью понимают сопротивление конструкций образованию трещин в стадии 1а и их раскрытию в стадии 2.

Действующими нормами установлено 3 категории требований к трещиностойкости: