Визначення навантаження на перекриття

Лінолеум на холодній мастиці t=5мм, ρ=15кН/м³

Цементно-піщане стягування t=15мм, ρ=20кН/м³

Звукоізоляція (шлак) t=60мм, ρ=7кН/м³

Пустотна плита t=220мм, ρ=25кН/м³

Рисунок 2 - Склад перекриття

Таблиця 2 - Навантаження на 1 м² перекриття.

навантаження	підрахунок	Нормативне навантаження	γf	Розрахункове навантаження
1.Постійне Лінолеум на мастиці Цементно-піщане стягування Звукоізоляція Пустотна плита	0,005*16 0,015*20   0,06*7 0,22*25*0,5	0,08 0,30   0,42 2,75	1,2 1,3   1,3 1,1	0,10 0,39   0,55 3,025
Разом постійне		3,55		4,065
2.Тимчасове Короткочасне тривалодіюче		1,3 0,7	1,2 1,2	1,56 0,84
Разом тимчасове				2,4
Повне		5,55		6,47
В тому числі тривале		4,25		4,9

Питання до самоконтролю:

1. Що таке нормативне і розрахункове навантаження і як їх визначити?

2. Для чого вводиться коефіцієнт надійності щодо навантаження і як його вибрати?

3. Класифікація навантажень за тривалістю дії.

4. Нормативні і розрахункові рівномірно розподілені навантаження на перекриття.

5. Як визначити нормативне і розрахункове навантаження від снігу?

Змістовий модуль2 Залізобетонні конструкції

Лекція № 3

Тема 2.1 Загальні відомості про залізобетонні конструкції.

План

1. Суть залізобетону.

2. Переваги та недоліки залізобетону.

3. Застосування і перспективи розвитку залізобетону

1. Суть залізобетону.

Залізобетон – це комплексний будівельний матеріал, в якому бетон і сталева арматура, з’єднані взаємним зчепленням та працюють сумісно як єдине монолітне тіло.

Бетон добре працює на стискання, а міцність його на розтягання у 10...20 разів менша.

Тому руйнування бетонної балки (рис 1 а) починається з крайніх волокон розтягнутої зони, бо міцність тут незначна, з^,являється тріщина, висота якої швидко зростає, і балка руйнується. Тому бетонні конструкції можна застосовувати лише тоді, коли вони працюють на стискання (стіни, фундаменти)

Для вигнутих елементів вимагається підсилення розтягнутої зони введенням арматури у вигляді сталевих стержнів.

Залізобетонна балка руйнується так: (рис 1б) із збільшенням сили F в найбільш напруженому перерізі виникає перша тріщина, тобто бетон з роботи на розтягання виключається і напруження сприймається арматурою. Подальше зростання сили призводить до появи нових тріщин.

Руйнування залізобетонної балки наступить тоді, коли в арматурі напруження досягнуть границі текучості.

Сталь добре працює не лише на розтягання, але й на стискання, а тому арматуру раціонально розміщувати і в стиснутій зоні для зменшення розмірів перерізу конструкції, їхньої ваги і забезпечення міцності при транспортуванні і монтажі.

Рисунок 1. Схема руйнування балки: а- бетонної, б – залізобетонної. 1-нейтральна лінія, 2-стиснута зона, 3-розтягнута зона, 4-нормальні тріщини, 5-навкісні тріщини, 6-арматура.

Фактори сумісної роботи бетону з арматурою:

· При твердінні бетон дає усадку і міцно зчіплюється з арматурою, внаслідок чого обидва матеріали деформуються на одинакові величини;

· Бетон і сталь мають майже однакові значення лінійного розширення і при зміні температур не порушується зчеплення бетону з арматурою;

· Бетон при дотримуванні певних вимог надійно захищає арматуру від корозії, високих температур, механічних пошкоджень.

2. Переваги та недоліки залізобетону.

Переваги:

· Економічність – через можливість використовування місцевих матеріалів.

· Висока механічна міцність, особливо при динамічних і сейсмічних навантаженнях

· Довговічність - з часом міцність бетону не тільки не знижується, а навпаки, зростає за нормальних умов експлуатації

· Висока вогнестійкість порівняно с металевими та дерев’яними конструкціями

· Скульптурність бетону – можливість надання конструкціям раціональної форми

Недоліки:

· Велика власна вага, що обмежує можливості застосування його при великих прольотах і затрудняє монтаж

· Велика теплопровідність і звукопровідність

· Трудомісткість ремонту і підсилення

· Затруднення при контролі положення і стану арматури у виготовленні конструкції.

3. Застосування і перспективи розвитку залізобетону

Залізобетон застосовують практично в усіх галузях будівництва. Це пояснюється його довговічність і можливістю широкого використання місцевих матеріалів. При цьому витрати дефіцитних матеріалів (цементу, сталі) зводяться до мінімуму.

Із залізобетону споруджують промислові одноповерхові і багатоповерхові будівлі, житлові і громадські будівлі різного призначення, сільськогосподарські будівлі. Широко застосовують залізобетон в інженерних спорудах, транспортному, гідротехнічному,енергетичному та інших видах будівництва.

Виявилось раціональним застосовувати залізобетон і в деяких галузях машинобудування, як наприклад: штампувальні плити,корпуси великих верстатів,окремі частини обладнання.

Основні напрями розвитку і вдосконалення залізобетону на перспективу: застосування бетонів на легких заповнювачах і високоміцних бетонів; використання ефективних конструктивних рішень (тонкостінних просторових конструкцій, великорозмірних і т.ін.); широке застосування попередньо напружених конструкцій з ефективними високоміцними сталями,які забезпечують економію металу;вдосконалення технології виготовлення і монтажу конструкцій; подальший розвиток експериментально-наукових досліджень.

Питання до самоконтролю:

1. Пояснити характер руйнування бетонної балки.

2. В чому полягає принцип роботи залізобетону?

3. Чому вигідно армувати конструкції,які працюють на стискання?

4.Фактори,які обумовлюють сумісну роботу бетону і арматури.

5. Чому залізобетон займає провідне місце в будівництві?

6. назвати і пояснити основні переваги залізобетону.

7. У чому полягають недоліки залізобетону і як їх можливо зменшити?

Лекція № 4

Тема 2.2 Матеріали для залізобетону та їхні основні властивості.

План

1. Міцність бетону.

2. Деформації бетону.

3. Усадка і повзучість бетону.

4. Класи і марки бетону.

5. Арматура. Її класи. Арматурні вироби.

6. Захисний шар бетону.

7. Стикування й анкерування арматури.

8. Зчеплення арматури з бетоном.

9. Вплив арматури на усадку і повзучість залізобетону.

10. Вплив температури на залізобетон.

11. Корозія залізобетону.

1. Міцність бетону.

Міцність бетону залежить від часу та умов твердіння, виду напруженого стану, форми та розмірів зразків, тривалості навантаження.

Оскільки в залізобетонних конструкціях бетон переважно працює на стискання, то за основну характеристику його міцності приймають міцність на осьове стискання. Цю міцність визначають випробуванням на стискання кубиків із бетону з ребром 15см, які випробують через 28 діб після виготовлення і твердіння в нормальних умовах.

Міцність, яку показує при випробуванні кубик, називається кубиковою міцністю.

Оскільки реальні конструкції за формою відрізняються від кубиків, то кубикову міцність безпосередньо у розрахунку не використовують, а править вона тільки для контролю якості бетону.

Призмова міцність R_b – це тимчасовий опір осьовому стисканню бетонних призм. Значення R_b застосовують у розрахунках міцності стиснутих і вигнутих елементів. Призмова міцність: R_b=φ_b * R,

де φ_b – експериментальний коефіцієнт φ_b=0,77-0,0018R≥0,721

Міцність на розтягання R_bt залежить від міцності цементного каменю і зчеплення його із заповнювачем: R_bt=

2. Деформації бетону.

Деформації бетону залежно від причин їхнього виникнення бувають:

- силові (від дії навантаження)

- об^,ємні (від усадки бетону або зміни температури)

Найбільше практичне значення мають деформації при осьовому стисканні

Якщо бетонну призму завантажувати поетапно, заміряючи деформації двічі (одразу після прикладення навантаження і через деякий час після видержування під навантаженням), то на діаграмі σ-ε дістанемо ступеневу лінію (рис 2,а)повні навантаження будуть складатися з пружних ε_е, які виникають одразу після прикладення навантаження, і пластичних ε_pl, які розвиваються з часом.

Крива повних навантажень показана на рисунку 2,б.

При невеликих напруженнях (σ_b≤0,2 R_b) бетон можна розглядати як пружний матеріал (ділянка 0-1)

При напруженнях σ_b=(0,2...0,5) R_b виникають не пружні деформації (ділянка 1-2)

Після утворення мікро тріщин (σ_b≥0,5 R_b)пластичні деформації ростимуть більш інтенсивно (ділянка 2-3), і при подальшому зростанні напружень мікро тріщини об’єднуються і зразок руйнується (т 4 відповідає граничному опору зразка R_b

Зв’язок між напруженнями і деформаціями при невеликих напруженнях

(σ_b≤0,2 R_b) встановлюють на основі закону Гука Е_b=, де Е_b - початковий модуль пружності Е_b=tgα₀=

Якщо напруження (σ_b≥0,2 R_b), то кут нахилу дотичної зменшується і модуль повних деформацій Е_b є змінною величиною, що дорівнює:

Е_b=tgα₁=ν* Е_b

і називається модулем пружно-пластичності.

Коефіцієнт ν=характеризує пружно-пластичний стан стиснутого бетону.

Рисунок 2 –Діаграма деформацій у бетону

3. Усадка і повзучість бетону.

Усадка бетону – це його здатність зменшуватися в об’ємі при твердінні на повітрі. при твердінні у вологому середовищі бетон збільшується в об’ємі – набухає.

Усадка підвищує зчеплення бетону з арматурою, що є позитивним фактором. Але нерівномірна усадка різних шарів бетону (біля поверхні-більше,у внутрішніх шарах –менше) призводить до появи власних напруг –внутрішні шари бетону перешкоджають вільній усадці поверхневого шару, а тому в ньому виникають розтягувальні напруження й усадочні тріщини. Особливо істотно впливає усадка на масивні конструкції. Зменшення усадки досягають правильним підбором складу бетону, зменшенням об’єму пустот, зволоженням у перші дні тверднення,застосування спеціальних цементів.

Внаслідок тривалої дії навантажень у бетоні пластичні деформації зростають, що називається повзучістю бетону. Повзучість пояснюється наявністю в бетоні гелю, який має велику в’язкість. Повзучість призводить до перерозподілу напружень між бетоном і арматурою: при стисканні напруження в бетоні зменшуються, а в арматурі збільшуються, а при розтяганні – навпаки.

Внаслідок повзучості в бетоні проходить релаксація напружень. Релаксацією називається зменшення напружень з часом без зміни початкової деформації.

4. Класи і марки бетонів.

Для залізобетонних конструкцій залежно від їхнього призначення і умов експлуатації встановлені показники якості бетону: класи бетону за міцністю на стискання і розтягання і марки за морозостійкістю,водонепроникливістю, середньою густиною.

Клас бетону за міцністю на стискання – це середньостатистичне значення тимчасового опору R_m (в МПа)еталонних зразків, випробуваних через 28 діб після виготовлення відповідно до стандарту.

Нормами встановлено такі класи важких бетонів за міцністю на стискання:В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25;В30; В35; В40;В45;В50; В55;В60.

Під класом бетону за міцністю на осьове розтягання В_t розуміють середньостатистичне значення тимчасового опору осьовому розтяганню В_mt еталонних зразків, виготовлених і випробуваних відповідно до стандарту.

Для важких бетонів встановлено такі класи міцності на осьове розтягнення: В_t0,8; В_t1,2; В_t1,6; В_t2; В_t2,4; В_t2,8; В_t3,2.

Проектна марка за морозостійкістю F – це кількість циклів позмінного заморожування та відтавання водонасичених зразків. Яку вони здатні витримати із зниженням міцності не більше ніж на 15% порівняно із зразками, що не заморожувалися.

Нормами встановлені такі марки за морозостійкістю; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500.

Марки за водонепроникливістю встановлюють для конструкцій, на які діє тиск води (резервуари, труби). Марки за водонепроникливістю – це найбільший тиск води (МПа), при якому вона не просочується через стандартний зразок.

Нормами встановлені такі марки водонепроникливості % W2; W4; W6; W8; W10; W12.

Марка за середньою густиною D означає власну масу бетону(кг/м³) і її встановлюють для бетонів, до яких висуваються вимоги щодо теплоізоляції.

Марки за середньою густиною для важких бетонів D2300; D2400; D2500; дрібнозернистих D1800- D2400; легких D800- D2000, ніздрюватих D500- D1200.

Для залізобетонних конструкцій не дозволяється застосовувати важкий і дрібнозернистий бетон класу, нижчого В7,5. Найчастіше застосовують для виготовлення елементів без попереднього напруження В15...В30, для стиснутих елементів В25 і більше, ферм, арок – В30...В40

5. Арматура, її класи, арматурні вироби.

Арматура у залізобетонних конструкціях сприймає розтягувальні зусилля або підсилює стиснутий бетон.

За функціональним призначенням арматуру поділяють на такі види:

· Робочу, або основну – сприймає основні розрахункові зусилля і кількість її встановлюється за розрахунком.

· Поперечну (поперечні стержні зварних каркасів або хомути в’язаних каркасів) – сприймає поперечні зусилля або об’єднує робочу арматуру в каркаси.

· Розподільну – для більш рівномірного розподілу навантажень на робочу арматуру.

· Монтажну – забезпечує проектне положення робочої арматури і об’єднує її в каркаси.

Рисунок 3 – Армування залізобетонних конструкцій: 1-робоча арматура,2-поперечна, 3-розподільна, 4- монтажна арматура

За способом виготовлення розрізняють арматуру:

- гарячекатану стержньову, яку дістають способом прокату;

- холоднотягнуту (арматурний дріт Ø3...8мм), яку виготовляють витягуванням у холодному стані.

Гарячекатану і холоднотягнуту арматуру називають гнучкою.

За характером поверхні розрізняють арматуру гладенького і періодичного профілю. (рис.4)

Стержневу арматуру випускають діаметром 10...40мм. Клас такої арматури позначають буквою А та цифрами (чим більше цифра. Тим більше міцність).

А240С – з гладенькою поверхнею, А300С, А400С, А500С – періодичного профілю термічно або термомеханічно зміцнена після прокату.

Рисунок 4- Види арматури періодичного профілю: а-стержнева арматура класу А300С,б-стержнева арматура класу А400С,в- високоміцний дріт класу Вр-1

Стержневу арматуру випускають діаметром 10...40мм. Клас такої арматури позначають буквою А та цифрами (чим більше цифра. Тим більше міцність).

А240С – з гладенькою поверхнею, А300С, А400С, А500С – періодичного профілю термічно або термомеханічно зміцнена після прокату.

Арматурний дріт позначають індексом «В» від слова «волочення» і поділяють на звичайний арматурний дріт класу Вр-1 (буква «р» означає, що поверхня дроту рифлена) діаметра 3...5мм, арматурний дріт В -11 – з гладенькою поверхнею і Вр-11 – з рифленою поверхнею діаметра 3...8мм. Застосовують також арматурні канати К-7, К-19, які виготовляють відповідно щ 7 або 19 дротів, скручених між собою.

Клас арматури обирають залежно від типу конструкції, наявності попереднього напруження, умов експлуатації.

Для армування залізобетонних конструкцій застосовують арматурні вироби у вигляді в’язаних або зварних сіток і каркасів. В’язані сітки і каркаси виготовляють перев’язуванням стержнів в місцях їхнього перетину м^,яким в’язальним дротом діаметром 0,8...1мм.

Рисунок 5 – Арматурні сітки: а- рулонні,б-плоскі

Для виготовлення зварних сіток і каркасів застосовують контактне точечне зварювання, яке забезпечує високу механізацію арматурних робіт. Зварні сітки бувають рулонними та плоскими. Відстань між стержнями беруть кратними 50мм. Співвідношення між діаметрами стержнів вибирають відповідно до таблиці.

Плоскі зварні каркаси складаються з поздовжніх і поперечних стержнів. Робочу арматуру в каркасах розміщують в один або два ряди. Просторові каркаси збирають із плоских каркасів, приварюючи з’єднувальні стержні.

Рисунок 6 – Арматурні каркаси: а- плоский, б- просторовий,1-робоча арматура,2-поперечна арматура,3-розподільна арматура,4-монтажна арматура

Дата добавления: 2014-10-15