Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

ЛЕКЦИЯ №7. ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. РАСЧЕТЫ ПРОЧНОСТИ ПО НОРМАЛЬНЫМ И НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО И ТАВРОВОГО ПРОФИЛЯ. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНЫХ СТЕРЖНЕЙ





Изгибаемые элементы. Конструктивные особенности изгибаемых элементов.Наиболее распространенные изгибаемые элементы железобетонных конструкций — плиты и балки. Плитаминазывают плоские сплошные конструкции, толщина которых hзначительно меньше длины l и ширины b, балками— линейные конструкции, у которых длина l1значительно больше поперечных размеров h1и b1. Из плит и балок компонуют многие железобетонные конструкции, чаще других — плоские перекрытия и покрытия, сборные и монолитные, а также сборно-монолитные.

а)

 

 


 

б)
в)

 


 

 

 

Рисунок 7.1 - Армирование плит

а) однопролетных;б) многопролетных с не­прерывным армировани­ем;

в) многопролетных с раздельным армированием;

1 - стержни рабочей арматуры; 2 - стержни распределительной арматуры

По числу пролетов плиты и балки бывают однопролетные и многопролетные.

Плиты в монолитных конструкциях делают толщи­ной 60—100 мм, в сборных – возможно тоньше, однако соблюдая технические требования.

На рисунке 7.1, а показана однопролетная плита, опер­тая по двум противоположным сторонам; на рисунке 7.1, б – монолитная многопролетная плита, опертая на ряд параллельных опор. Плиты армируют сварными сетками, которые укладывают таким образом, чтобы стержни их рабочей арматуры располагались вдоль пролета и воспринимали растягивающие усилия, возникающие в конструкции при изгибе под нагрузкой, в соответствии с эпюрами изгибающих моментов (рисунок 7.1). Поэтому в пролетах плит сетки размещают понизу, а в многопролетных плитах также и над промежуточными опорами поверху. Армирование сетками многопролетных плит может быть непрерывное (рисунок 7.1, б) и раздельное (рисунок 7.1, в).

Стержни рабочей арматуры принимают диаметром 3—10 мм и располагают на расстоянии (с шагом) 100— 200 мм друг от друга.

Защитный слой бетона для рабочей арматуры должен быть не менее 10 мм, в особо толстых плитах (толще 100 мм) — 15 мм.

Поперечные стержни сеток (распределительная арматура) принимают меньших диаметров общим сечением не менее 10% сечения рабочей арматуры, поставленной в месте наибольшего изгибающего момента; располагают их с шагом 250—300 мм, но не реже чем через 350 мм.

Железобетонные балки могут иметь прямоугольные, тавровые, двутавровые, трапецеидальные поперечные сечения (рисунок 7.2).

Высота балок h составляет 1/10—1/20 часть пролета в зависимости от типа конструкции, действующей на нее нагрузки. С целью унификации высота балок

назначается кратной 50 мм, если она не более 600 мм, и кратной 100 мм при больших размерах.

Ширину прямоугольных поперечных сечений bпри­нимают в пределах (0,25—0,5) h, а именно: 100, 120, 150, 200, 220, 250 мм и далее кратной 50 мм. Для снижения расхода бетона ширину балок берут наименьшей. Рабочую арматуру размещают в поперечном сечении балки в один или два ряда с такими зазорами, которые позволяли бы укладывать бетон без пустот и каверн.



 

 

Рисунок 7.2 – Формы поперечного сечения балок и схемы их армиро­вания

а) прямоугольная;б) тавровая;в) двутавровая;г) трапецеидальная;

1 – арматура продольная; 2 – то же, поперечная

 

Продольную рабочую арматуру в балках (как и в плитах) укладывают, согласно эпюрам изгибающих моментов, в растянутых зонах, где она должна воспринимать продольные растягивающие усилия, возникающие при изгибе конструкции под действием нагрузок. В качестве такой арматуры применяют стержни периодического профиля (реже гладкие) диаметром 12—32 мм.

В железобетонных балках одновременно с изгибающими моментами действуют поперечные силы. Это вызывает необходимость укладки поперечной арматуры. Количество ее определяется расчетом и конструктивными требованиями.

Продольную и поперечную арматуру объединяют в сварные каркасы, а при отсутствии сварочных машин — в вязаные.

Плоские сварные каркасы объединяют в пространственные посредством горизонтальных поперечных стержней, устанавливаемых через 1—1,5 м.

Армирование однопролетных балок сварными каркасами показано на рисунке 7.3, а. При армировании вязаными каркасами (рисунок 7.3, б) хомуты в балках прямоугольного сечения делают замкнутыми, а в тавровых балках, в которых ребро сечения с обеих сторон связано с монолитной плитой, хомуты могут быть открытые сверху. В балках шириной более 35 см устанавливают многоветвевые хомуты. Диаметр хомутов вязаных каркасов принимают не менее 6 мм при высоте балок до 800 мм и не менее 8 мм при большей высоте.

 

 

Рисунок 7.3 – Схемы армирования балок

а) однопролетная балка со сварными каркасами;

б) то же, с вязаной арматурой;

в) сборная многопролетная балка прямоугольного сечения;

г)монолитная многопролетная балка таврового сечения;

1 – продольные рабочие стержни; 2 - поперечные стержни каркасов;

3 - продольные монтажные стержни; 4 - поперечные соединительные стержни;

5 - рабочие стержни с отгибами; 6 - хомуты вязаных каркасов;7 - рабочие стержни надопорных сеток; 8 - распределительные стержни надопорных сеток;

9 - соединительные стержни – два стержня диаметром не менее 10 мм и не менее 0,5

диаметра нижних соединительных стержней

 

 

По расчетно-конструктивным условиям расстояние в продольном направлении между поперечными стержнями (или хомутами) должно быть: в балках высотой 450 мм и ниже— не более h/2, но не более 150 мм; в балках высотой выше 450 мм — не более h/3, но не более 500 мм. Это требование относится к приопорным участкам балок длиной 1/4 пролета элемента при равномерно распределенной нагрузке и на протяжении от опоры до ближайшего груза при сосредоточенных нагрузках. В остальной части элементов с h> 300 мм расстояние между поперечными стержнями (хомутами) может быть больше, но не более чем ¾ h и не более 500 мм.

Поперечные стержни (хомуты) в балках высотой бо­лее 150 мм ставят и тогда, когда они по расчету не тре­буются.

В балках высотой более 700 мм у боковых граней до­полнительно размещают продольные стержни на рас­стояниях (по высоте) не более чем через 400 мм. Для объединения всех арматурных элементов в еди­ный каркас, устойчивый при бетонировании, поверху балок размещают монтажные продольные стержни диа­метром 10—12 мм.

Наклонные стержни обычно ставят под углом 45° к продольным. В высоких балках (более 800 мм) угол наклона может быть увеличен до 60°, в низких балках, а также при сосредоточенных грузах уменьшен до 30°

Сборные многопролетные балки составляют из от­дельных однопролетных элементов, армированных свар­ными каркасами (рисунок 7.3, в). Местоположение рабочей арматуры в каркасах и их протяженность устанавливают по эпюре изгибающих моментов, как для неразрезных систем. В стыках над промежуточными опорами выпус­ки верхних рабочих стержней сваривают между собой на монтаже ванной сваркой с помощью монтажных подкла­док, а нижние стержни приваривают к опорным под­кладкам с помощью специально предусматриваемых в сборных элементах закладных опорных деталей. После сварочных работ стык бетонируют (замоноличивают).

а)
В монолитных многопролетных балках таврового се­чения, армируемых в пролетах сварными каркасами (рисунок 7.3, г), над промежуточными опорами укладыва­ют сварные сетки. Их рабочие стержни ориентируют вдоль пролета; они предназначаются для восприятия усилий надопорной растянутой зоны, возникающих в этих местах в многопролетных системах.

 

 

б)

Рисунок 7.4 – Схемы армирования предварительно напряженных балок

а) криволинейной напрягаемой арматурой;

б) прямолинейной напрягаемой арматурой

 

В предварительно-напряженных изгибаемых элемен­тах арматура располагается в соответствии с эпюрами изгибающих моментов и поперечных сил, возникающих от нагрузки. Армирование криволинейной напрягаемой арматурой (рисунок 7.4, а) более всего отвечает очертаниям траекторий главных растягивающих напряжений и 1 потому наиболее рационально, но оно сложнее, чем армирование прямолинейной арматурой (рисунок 7.4, б). В последнем случае кроме арматуры Asp, воспринимающей усилия растянутой зоны под нагрузкой, ставят также арматуру A’sp у противоположной грани балки в количестве (0,15—0,25) sp. Это целесообразно в элементах большой высоты, где усилие обжатия располагается вне ядра сечения и вызывает на противоположной стороне растяжение, которое может привести к образованию тре­щин в этой зоне в процессе изготовления элементов. В плитах арматуры A’sp обычно не требуется.

Наиболее рационально по форме поперечное сечение предварительно напряженных изгибаемых элементов двутавровое (рисунок 7.2, в) или при толстой стенке тавровое (рисунок 7.2, б). Сжатая полка сечения раз­вивается по условию восприятия сжимающей равнодей­ствующей внутренней пары сил изгибающего момента, возникающего в элементе под нагрузкой, а уширение растянутой зоны — по условию размещения в нем растя­нутой арматуры, а также по условию обеспечения проч­ности этой части сечения при предварительном обжатии элемента, которое осуществляют посредством предвари­тельного напряжения рабочей арматуры.

В предварительно-напряженных балках особое зна­чение имеет прочность приопорных участков. Если на­прягаемая арматура конструируется без отводов кверху у опор, то необходимо или напрягать поперечную арма­туру, или увеличивать ширину сечения приопорной части балки и при этом ставить дополнительную ненапрягаемую поперечную арматуру в количестве, достаточном для восприятия усилия, составляющего не менее 20% усилия в продольной напрягаемой арматуре нижней зо­ны опорного сечения, определяемого расчетом на проч­ность. Поперечные стержни должны быть надежно заанкерены по концам приваркой к закладным деталям.

 

 

а)

б)


 

Рисунок 7.5 - Мест­ное усиление кон­цевых участков предварительно напряженных ба­лок

а)поперечными сварными сетками;

б) хомутами или сварной сеткой в обхват

 

По концам предварительно-напряженных элементов, в случае если арматура не имеет анкеров, или в местах расположения анкерных устройств, т. е. там, где на бе­тон передаются значительные сосредоточенные усилия, которые могут вызвать местное перенапряжение и раз­рушение бетона, бетон "усиливают установкой дополни­тельных сеток или хомутов с шагом 5—10 см (рисунок 7.5). Длина участка усиленияlпринимается равной двум длинам анкерных приспособлений или, при отсутствии анкеров, не менее 0,6·lp и не менее 200 мм.

Расчет прочности по нормальным сечениям элементов любого симметричного профиля.Рассмотрим изгибаемый элемент без предварительного напряжения. В расчетной схеме усилий принимается, что на элемент действует изгибающий момент М вычисляемый при расчетных значениях нагрузок, а в арматуре и бетоне действуют усилия, определяемые при напряже­ниях, равных расчетным сопротивлениям (рисунок 7.6). В бетоне сжатой зоны криволинейную эпюру напряже­ний заменяют (для упрощения) прямоугольной, что не­значительно отражается на результатах расчета. Напря­жение в бетоне принимают одинаковым во всей сжатой зоне, равным Rb— расчетному призменному сопротив­лению на сжатие.

 
 
 
 
 

 
Рисунок 7.6. Схема усилий при расчете прочности изгибаемых элементов по нормальному сечению

 

Сечение элемента может быть любой формы, симмет­ричной относительно оси, совпадающей с силовой плос­костью изгиба. В растянутой зоне сечения элемента расположена арматура с площадью сечения Asи расчетным сопротивлением на растяжение Rs. Арматура может быть также в сжатой зоне площадью сечения A’sс расчетным сопротивлением на сжатие Rsc.

На рисунке 7.6 обозначены: а — расстояние от равнодействующей усилий в арматуре As до растянутого края сечения; а' — расстояние от равнодействующей усилий в арматуре A’sдо сжатого края сечения; h0— рабочая высота сечения; Abc— площадь сечения сжатой зоны бетона; zb— расстояние между центром тяжести сжатой зоны бетона и равнодействующей усилий во всей растяну­той арматуре.

Равнодействующие усилий в арматуре и бетоне равны:

(7.1)

Из условия равенства нулю суммы проекции всех нормальных усилий на ось элемента:

(7.2)

можно определить площадь сечения бетона Abc сжатой зоны, а по ней и высоту сжатой зоны х (рисунок 7.6).

Прочность элемента достаточная, если внешний расчетный изгибающий момент не превосходит расчетной несущей способности сечения, выраженной в виде обратно направленного момента внутренних сил. При моментах, взятых относительно оси, нормальной к плоскости действия изгибающего момента и проходящей через точку приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре Asусловие прочности выражается неравенством:

(7.3)

Для высокопрочной арматуры Rs в формулах (7.1) — (7.3), умножают на дополнительный коэффициент условия работы γs6:

(7.4)

где для А-IV η=1,20; для A-V, В-II, Bр-II, К-7 и К-19 η=1,15; для А-VI и Ат-VII η=1,10 (значения η берутся в соответствии со СНиП 2.03.01-84);

ξ— относительная высота сжатой зоны, определяемая по формуле ξ = x/h0 (при х, вычисляемом без γs6).

Рекомендуется применять изгибаемые элементы, в которых удовлетворяется условие x≤ ξR•h0 во избежание условия хрупкого разрушения.

Значение граничной относительной высоты сжатой зоны для прямоугольных, тавровых и двутавровых сече­ний определяют по формуле:

 

(7.5)

где ω— характеристика сжатой зоны бетона, определяемая для тя­желого бетона по формуле:

(7.6)

σsR—условное напряжение в арматуре, вычисляемое для арматуры без площадки текучести (класса A-IV и выше), про­волоки В-П, Вр-II, канатов по формуле:

σsR = Rs+ 0,002 Еs = Rs + 400 (7.7)





Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 1707; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.008 сек.