Прямоугольные сечения с одиночным армированием. Условие прочности, расчетная схема сечения, равнодействующие усилий, уравнения равновесия.

Элементы прямоугольного сечения с одиночной арматурой. Расчет изгибаемых элементов по нормальным сечениям производят по стадии 3 напряженно-деформированного состояния. Для получения расчетных зависимостей проведем в балке сечение, отбросим правую часть и заменим ее действие внутренними силами

Так как действительные законы распределения напряжений по сечению очень сложны, то часто используют упрощающие предпосылки:

*  напряжения в бетоне в предельном состоянии равны расчетному сопротивлениюR_B ;

* действующую криволинейную эпюру напряжений в бетоне сжатой зоны заменяют прямоугольной (Рис. 5, б); применение такой эпюры в качестве расчетной приводит к погрешностям, не превышающим 2...8 %, но позволяет существенно упростить расчетные зависимости;

*  усилиями, воспринимаемыми растянутым бетоном над устьем трещины, пренебрегают вследствие их малости;

*  деформации (напряжения) в арматуре определяют в зависимости от высоты сжатой зоны бетона с учетом деформаций (напряжений от предварительного натяжения;

*  растягивающие напряжения в арматуре принимают не более расчетного сопротивления растяжению R_S .

Прочность сечения элемента будет обеспечена, если расчетный момент от внешней нагрузки не превысит расчетного момента внутренних усилий относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры, т.е.

Одинаковую несущую способность элемента можно обеспечить при различных размерах сечения и соответственно различных процентах армирования. Так, с увеличением высоты сечения можно уменьшить количество арматуры, и наоборот. При проектировании следует исходить из наиболее экономичных решений, для которых стоимость конструкции будет наименьшей. Исследования показывают, что экономичные решения будут получены при x = 0,25...0,4 для балок и x = 0,1...0,2 для плит. Максимальное значение коэффициента армирования, при котором сечение еще будет работать по случаю 1, получим, подставив граничное значение относительной высоты сжатой зоны x_R , тогда m_R = x_R (R_B / R_S)/

Для железобетонных изгибаемых элементов из бетона классов В15...В30, армированных сталями классов A-II, A-III, В _Р - I;

m_R % = 1,2...3,2 %. Для изгибаемых элементов m_MIN = 0,05 % . если процент армирования элемента ниже указанного минимума, то расчет следует производить без учета арматуры, т.е. как неармированное сечение.

Прямоугольные сечения с двойным армированием. Условия, определяющие необходимость постановки сжатой арматуры. Условия прочности, расчетная схема сечения, равнодействующие усилий, уравнения равновесия.

3. Задача. Проверить прочность ж/б балки таврового сечения с размерами b_w = 20 см, h = 50 см, b^I_f =40см, h^I_f =10см, с = 4 см. Бетон класса С16/20. Растянутая рабочая арматура 3 Ø 22 S500. Действующий изгибающий момент М_sd = 190 кНм

Экзаменационный билет № 20

Тавровые сечения, их конструктивные схемы. Область применения таврового сечений имеющих полку в сжатой зоне. Расчетная схема, схема усилий и эпюра напряжений в поперечном сечении.

Возможные случаи разрушения жб элементов по наклонному сечению, причины вызывающие его. Расчетная схема наклонного сечения.

3. Задача. Определить требуемую площадь продольной рабочей арматуры A_s1 ж/б балки прямоугольного сечения с размерами b_w = 35 см, h = 35 см, с = 4 см. Бетон класса С 12/15, Рабочая арматура S400.Расчетный изгибающий момент М_sd = 140 кНм.

Экзаменационный билет № 21

Определение и область применения предварительно напряженных железобетонных конструкций. Достоинства и недостатки.

Поиск эффективных способов увеличения сопротивления конструкций из бетона действию растягивающих усилий привел к созданию предварительного напряжения^*.

Подвергнуть предварительному напряжению какую-либо конструкцию, это значит вызвать в ней искусственным путем до приложения внешних нагрузок или одновременно с ними некоторые постоянные напряжения. При этом созданные искусственным путем начальные напряжения в сочетании с напряжениями, вызванными внешними нагрузками, должны во всех точках конструкции оставаться в пределах тех напряжений, которые материал может выдерживать неограниченно долго.

Классификация предварительно напряженных конструкций

Большое разнообразие технологических подходов к реализации идеи предварительного напряжения конструкций можно разделить на три группы:

1) предварительное напряжение при помощи стальной арматуры, устанавливаемой в конструкцию (см. рис.

Рис. 1. Предварительное напряжение конструкций при обжатии рабочей арматурой (а) или реакциями внешнего ограничения – жесткими упорами(б)1 – напрягаемая арматура; 2 – домкраты; 3 – жесткий упор; 4 – конструкция, подвергаемая предварительному напряжению.

2) предварительное напряжение в результате действия горизонтальной реакции, создаваемой домкратами, установленными между жесткими опорами и напрягаемой конструкцией, либо расширением бетона, из которого она выполнена (рис. 1б);

3) предварительное напряжение при использовании специальных технологических приемов, отличающихся от осевого натяжения арматурных стержней способами, относящимися к первой группе.

Наибольшее распространение в строительной практике имеют конструкции, в которых предварительное напряжение создают посредством натяжения рабочей арматуры, располагаемой, как правило, в растянутой зоне сечения. Предварительно напряженные конструкции могут быть классифицированы по следующим признакам:

по принципу действия напряженного армирования: а) одноосно предварительно напряженные; б) двухосно предварительно напряженные; в) объемно предварительно напряженные конструкции;

по методу изготовления: а) с натяжением на упоры; б) с натяжением арматуры на бетон; в) самонапряженные; г) сборно-монолитные (с обетонированными предварительно напряженными сборными элементами).

степень предварительного напряжения:а)полное предварительное напряжение, если при действии эксплуатационной нагрузки напряжения в бетоне наиболее растянутых волокон сечения s_ct (как правило, на уровне напрягаемой арматуры) значений, говорят равны нулю; б) если растягивающие напряжения в бетоне s_ct не превышают допустимых значений, говорят об ограниченном предварительном напряжении; в) если величина растягивающих напряжений не ограничивается и растянутая напрягаемая арматура установлена исходя из уровня ограничения недопустимого чрезмерного раскрытия трещин, в этом случае принято говорить о частичном предварительном напряжении.