Тема 4.6.5. Предварительно напряженные железобетонные конструкции

Уроки 93-94

Практическое занятие № 10

Уроки 77-92

Расчет железобетонной балки прямоугольной формы с одиночным армированием

1. Подбор сечения рабочей арматуры, постановка поперечной арматуры и конструирование каркаса.

2. Расчет балки по наклонному сечению: определение диаметра и шага поперечных стержней.

3. Определение несущей способности балки

4. Конструирование сечения железобетонной балки таврового сечения по прочности нормального и наклонного сечения

5.Выполнение расчёта железобетонной плиты, опирающейся на две опоры

6. Определение диаметра предварительно напряжённых стержней для армирования железобетонной пустотной плиты с круглыми пустотами

Предварительно напряжённые ЖБК

Суть предварительного напряжения и предпосылки для расчёта.

1. Недостатки обычных ЖБК:

а) в растянутых зонах трещины возникают всегда,

б) арматура работает «не в полную силу»

2. ПН ЖБК – конструкции, в которых искусственно, при изготовлении создают напряжения за счёт натяжения арматуры и обжатия бетона;

3. ПНЖБК – ЖБ Э: работают на растяжение, внецентренное сжатие, изгиб;

4. Стадии создания и работы ПН растянутого элемента с натяжением арматуры на упоры – см. 245 (7.62). – не рисовать

Первый способ: натяжение арматуры на упоры

А) арматура натягивается на упоры;

Б) бетонирование элемента;

В) создание напряжения (срезкой арматуры с упоров)

Г) работа под внешней нагрузкой

Второй способ: натяжение арматуры на бетон

А) изготовление слабоармированного ЖБ элемента;

Б) в элементе остаются каналы для арматуры;

В) один конец арматуры закрепляется в торце ЖБЭ Г) другой конец натягивается и закрепляется

Д) заполнение каналов цементным раствором

5. Преимущества ПН ЖБК – повышение трещиностойкости и уменьшение прогибов

6. Материалы для ПН ЖБК:

А) арматура –до 12 м: Ат- IV, Ат- V, при большей длине –В-II, Вр-II и арматурные канаты. могут быть и другие.

В) бетон: для проволочной – от В20 до В30, горячекатаной стержневой - от В 15 до В 30

7. Способы натяжения арматуры:

А) механический – домкратами или натяжными машинами;

Б) электротермический – разогрев и растяжение стержня от электрического тока;

В) электротермомеханический – комбинация первого и второго способа

Г) физико-химический - с использованием самонапрягающихся бетонов – бетоны увеличиваются в объёме и натягивают арматуру (чаще А,Б)

8. Напряжения в предварительно-напряженной арматуре.

Б) величина ПН – важнейшая характеристика, указывается на рабочих чертежах;

В) при небольшом ПН в А и → малом обжатии Б эффект ПН-я со временем утрачивается от потерь напряжений;

Г) при высоких напряжениях в проволочной А возникает опасность разрыва при натяжении, в горячекатанной – опасность значительных пластических деформаций

9. Понятие о расчете ПН ЖБК

А) применяют те же уравнения прочности, что и для обычных ЖБК

Б) особенность – в расчётное сопротивление арматуры вводится коэффициенты γ_s6, γ_n

СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

Соединения элементов стальных конструкций

1. Виды сварки: А) ручная электродуговая – электродами, марка которых принимается в зависимости от группы и климатического района.:

- Электроды Э-42А, Э46А, Э50А, Э60А с повышенными пластическими свойствами – для сварных конструкций 1 группы (со сложным напряжённым состоянием или для районов с низкими температурами);

- в остальных случаях – электроды, где нет буквы А

Б) автоматическая и полуавтоматическая под слоем флюса – производительнее ручной сварки, более глубокое проплавление. При полуавтоматической сварке механизирована подача сварочной проволоки, а движение сварочного аппарата - вручную

В) сварка в среде углекислого газа – ручная или механизированная. Углекислый газ подаётся в сварочную зону и защищает шов от атмосферного воздуха – более качественный шов

Г) сварка порошковой проволокой - производится с помощью флюса, завёрнутого в металлическую ленту. Флюс обеспечивает защиту сварочной зоны, раскисление и легирование металла шва – более качественный шов

2. Условное изображение сварных соединений – рисовать табл.стр.298

3. Виды сварных соединений - рисовать стр.299

4. Пороки шва – непровар в начале участка. При отрыве электрода - кратер

5. Расчёт – полностью на практ. занятии

Болтовые соединения

1. Назначение – соединение металлических конструкций при монтаже; 2. Большая металлоёмкость по сравнению со сварными.

3. Отверстия для болтов – ослабления 4. Простота применения

5. Виды:

А) грубой и нормальной точности - диаметр отверстия на 2-3 мм больше диаметра болта. Отверстия продавливают или сверлят. Недостаток - деформации соединения из-за неравномерной работы;

Б) болты повышенной точности – диаметр больше на 0,3 мм. Плотное соединение улучшает работу, выполнение сложное.

В) Высокопрочные болты – нормальной точности, т.е. диаметр болта больше. Особенность: гайки затягиваются специальными ключами, которые контролируют усилия затяжки. Соединение работает за счёт сил трения.

6. Условные обозначения отверстий и болтов – рисовать табл.стр.305

7. Для соединения базы стальной колонны с фундаментом – фундаментные (анкерные) болты – от 12 до 140мм диаметром. Глубина анкеровки – зависит от конструкции болтов – и диаметра болта

8. Расчёт – полностью на практ. занятии

Соединения элементов деревянных конструкций

1. Клеи. Сечения клеёных балок – рисовать стр. 311. 8.16. Стыки досок – стр.311. 8.15 – рисовать

2. Нагельные соединения: стальные стержни (штыри, болты), стальные трубчатые стержни, деревянные стержни из дуба, гвозди, шурупы и т.д.

3. Соединения на врубках – усилия передаются с одного элемента на другой через плоскости соприкосновения – применяют для конструкций из бруса и брёвен.

4. Часто применяют лобовые врубки с одним зубом – рисовать 8.18. стр.314

5. Расчёт – полностью на практ. занятии

Соединения элементов железобетонных конструкций

1. Требования к стыкам: простота монтажа, прочность, жёсткость, долговечность, снижение металлоёмкости;

2. Стыки ригелей с колоннами – жёсткие см. 4.20. стр.80, и шарнирные – 8.20, стр.315

3. Наиболее жёсткие стыки – соединение выпусков рабочей А сваркой с применением накладок либо закладных деталей;

4. Если приваривать ригель только к опорным закладным деталям – шарнирное соединение;

5. Могут быть стыки – ванная сварка + замоноличивание. 6. Для более точной передачи нагрузок – центрирующие площадки

6. Соединение различных ЖБК можно свариванием закладных деталей, которые предусмотрены для этого в конструкциях

7. Для препятствия сдвигу ЖБЭ относительно друг другу – бетонные или цементные шпонки(см.стр.318.8.24)

8. В сборно-монолитных конструкциях стыки выполняются через петлевые выпуски А, через которые дополнительно может пропускаться продольная арматура)

9. Расчёт – полностью на практ. занятии

Стропильные фермы

1. Ферма – решётчатая конструкция, концы стержней которой объединены в узлах и образуют геом. Неизменяемую систему;

2. Область применения: перекрытие пролётов пром.зданий, залов гражданских зданий;

3. Ферма экономически выгодна из-за решётчатой конструкции;

4. Нагрузка на ферме прикладывается в узлах (шарнирах). Стержни испытывают только осевые усилия (центральное сжатие или центральное растяжение). При внеузловом приложении нагрузки возникает изгиб.

5. Фермы (как и балки) по статической схеме: разрезные, неразрезные (многопролётные), консольные;

6. Фермы по материалу: стальные, Д, ЖБ и комбинированные, где дерево или ЖБ работают на сжатие, сталь – на растяжение;

7. Важнейшая характеристика фермы – очертание, гененральные размеры, конструкция элементов;

8. Элементы фермы и генеральные размеры – рисовать 9.1. стр.329

Простейшие стропильные фермы. Общие сведения

1. Очертания фермы зависят от назначения, нагрузок, типа кровли, статической схемы и др;

2. Очертания поясов фермы – рисовать 9.2. стр.330

3. Системы решёток - рисовать 9.3. стр.331

4. Безраскосная ферма имеет жёсткие узлы;

5. Высота ферм h = (1\5 – 1\4)L, наклон раскосов 35-45 градусов

Стальные фермы

1. Лёгкие (длина до 50 метров, нагрузка до 500 кН, унифицированные пролёты 18.24,30,36,42 м) и тяжёлые (до 100 м) – в зависимости от пролёта и воспринимаемых нагрузок;

2. В унифицированных фермах длина панели 3000м, высота 2250, 2400, 3150мм;

3. Для уменьшения прогибов выполнен строительный подъём 1.5 %

4. Соединение ферм с колоннами проектируют шарнирным;

Стальные фермы, особенно большой длины, гибкие и могут терять устойчивость под нагрузкой, если не обеспечить пространственную жёсткость всего покрытия;

5. Пространственную жёсткость покрытия обеспечивают горизонтальные и вертикальные связи

Деревянные и металлодеревянные фермы

1. Применение: в покрытиях гражданских и промышленных зданий с пролётом более 9 метров (до 36 метров)

h = (1\4 – 1\6)L – рисовать 0,5 чертежа до оси симметрии

2. Пояса и раскосы круглого или прямоугольного сечения соединяют на врубках

Железобетонные фермы

1. Применение: при пролётах 18,24.30 м

2. Недостаток: тяжёлые, трудоёмкие, дороже стальных и деревянных. Достоинство: экономия металла

3. Бетон классов В30-В50 4. Нижний пояс – предварительно напряжённый

5. Опорные узлы дополнительно армируют; 6. Крепление к колоннам через закладные детали;

7. Расчёт и конструирование ферм – полностью на практическом занятии

Рамы

1. В простейших сооружениях стойки (колонны) и опирающиеся на них балки работают под нагрузкой независимо друг от друга, представляя стоечно-балочную систему, в которой каждая конструкция работает отдельно;

2. Колонны и ригели, шарнирно или жёстко соединяясь между собой, образуют раму;

3. Виды рам: одно и многопролётные, различной этажности. 4. Примеры простейших рам – рисовать 10.1, 348

Простейшие конструкции рам и каркасов

1. Материал: сталь, дерево, железобетон

2. Требования при проектировании: технологичность изготовления, возведения и транспортирования;

3. Система плоских рам, объединённых в пространственную конструкцию, называется к аркасом

Стальные рамы

1. Из-за высокой стоимости стали рамы выполняют максимально облегченными;

2. Применение: при больших нагрузках, пролётах, высотах;

3. Преимущество: уменьшенная масса каркаса по сравнению с каркасом из ЖБ

Деревянные рамы

1. Выполняются клеёными из досок или фанеры;

2. Применение: для тёплых и для неотапливаемых помещений в с\хозяйственном строительстве, для складов, гаражей и и т.д.

3. Перекрываемый пролёт: от 3 до 6 м (исключение – 10м)

4. Клеёные деревянные рамы - (с.350.10.3 – рисовать)

ЖБ рамы

1. Могут быть монолитные и сборные; 2. Применение:

для одноэтажных производственных зданий:

А) состоят из поперечных и продольных рам;

Б) поперечная рама – основной элемент каркаса, обеспечивает жёсткость здания в поперечном направлении;

В) поперечная рама 1эт. Производственного здания – рисовать стр.351.10.4

Г) продольная рама в отличие от поперечной включает 1 ряд колонн + связи, распорки, покрытия, подкрановые балки

Рамы и каркасы многоэтажных зданий

А) устойчивость таких рам зависит от схемы каркаса. Схемы:

* Рамная схема – её устойчивость за счёт жёстких узлов сопряжения ригелей с колоннами и защемление колонны в фундаменте, применяется для небольших по высоте зданий – рисовать 10.5 стр.352

* связевая схема – сопряжение ригелей с колоннами шарнирное. Жёсткость здания – за счёт системы вертикальных связей между колоннами (связи из проката: уголков, швеллеров) – рис.10.7 – 353. Вместо связей могут быть диафрагмы жёсткости – ЖБ стены, которые соединены с примыкающими колоннами. Диафрагмы жёсткости имеют свой фундамент

Рисовать фрагмент с позицией 5 – 353, 10.8

· рамно-связевая схема – комбинация первой и второй схемы: жёсткое закрепление конструкций + диафрагмы жёсткости или связи

Арки

1. Арка – конструкция криволинейного (дугообразного) очертания;

2. Особенность – возникновение распора, т.е. горизонтального давления на опоры;

3. Арки экономичнее балок, перекрывают большие пролёты; 4. Арки по статической схеме – рисовать 10.10.с.355

5. Перекрываемый пролёт 60-80 м (металлические арки – до 150 м, ЖБ – до 36-100, деревянные – до 60м). Могут быть арки из камня для небольших пролётов.

Расчет по предельным состояниям первой группы называют расчетом по несущей способности (по непригодности к эксплуа­тации). Цель такого расчета заключается в том, чтобы предот­вратить наступление любого из предельных состояний первой груп­пы,, т.е. обеспечить несущую способность как отдельной конструк­ции, так и всего здания в целом.
Несущая способность конструкции считается обеспеченной, если удовлетворяется неравенство типа
(2.1)
где ТУ — расчетные, т.е. наибольшие возможные усилия (или дру­гие факторы), могущие возникнуть в сечении элемента (для сжа­тых и растянутых элементов — это продольная сила, для изгиба­емых — изгибающий момент и т.д.). Они зависят в первую оче­редь от нагрузки и определяются по правилам строительной механики в зависимости от конструктивной схемы, способов со­единения конструкций и т.д.;
Ф—наименьшая возможная несущая способность сечения эле­мента, подвергающегося сжатию, растяжению или изгибу. Она зависит от прочностных свойств материала конструкции, геомет­рии (формы и размеров) сечения и в наиболее общем виде может быть выражена (как функция, зависящая от материала и геомет­рических факторов сечения) в следующем виде:
(2.2)
іде Л—расчетное сопротивление материала (которое является од­ной из основных прочностных характеристик материала, более подробно см.

параграф 2.2.3);
А—геометрический фактор (площадь поперечного сечения — при растяжении и сжатии, момент сопротивления — при изгибе и Т.Д.).
Для некоторых конструкций несущая способность считается обеспеченной, если выполнено условие (2.3), которое является частным случаем условия (2.1):
(2.3)
где с — нормальные напряжения в сечении конструкции (элемен­та), которые определяются, как правило, по формулам сопротив­ления материалов. Иногда в соответствующих расчетах приходится сравнивать с расчетным сопротивлением материала другие напря­жения (касательные, главные и др.).

Расстояние по нормали от оси поперечного сечения тела до центра его массы – момент инерции

Дата добавления: 2017-01-14