ЛЕКЦИЯ 6 6 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ

ЛЕКЦИЯ 6 6. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. РАСЧЕТЫ НА СМЯТИЕ И ПРОДАВЛИВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 6. 5 Расчет на местное сжатие (смятие)

ОСОБЕННОСТЬ РАБОТЫ ПРИ СМЯТИИ В случае приложения нагрузки на ограниченной площади имеет место местное сжатие (смятие). При этом прилегающие слои бетона препятствуют развитию поперечных деформаций, в результате чего прочность повышается, т. е. R b, loc>Rb

ПРИМЕРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ МЕСТНЫХ НАГРУЗОК: - опирание балок на стены; - в местах стыков колонн; -опирание балок на консоли колонн.

РАСЧЕТ НА МЕСТНОЕ СЖАТИЕ БЕЗ КОСВЕННОГО АРМИРОВАНИЯ N≤ ψ ·Rb, loc ·Ab, loc ψ – коэффициент, зависящий от вида нагрузки (сосредоточенная или равномерно распределенная по площади); Rb, loc – расчетное сопротивление бетона смятию, Rb, loc =φb·Rb; φb=0, 8[Ab, max / Ab, loc ]1/2 1≤φb≤ 2, 5 Ab, loc – площадь приложения местной нагрузки (площадь местного сжатия); Ab, max – max расчетная площадь, вызванная вовлечением в работу смежных слоев бетона.

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ПЛОЩАДЕЙ НЕОБХОДИМО ВЫПОЛНЕНИЕ СЛЕДУЮЩИХ ПРАВИЛ: 1. Центры тяжестей сечений Аb, loc и A b, max должны совпадать; 2. Границы расчетной площади Ab, max откладываются от каждой стороны A b, loc на расстояние равное соответствующему размеру этих сторон

ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДЕЙ A B, LOC И A B, MAX а) площадь местного сжатия располагается вдали от краев элемента б) площадь местного сжатия располагается на всей ширине (толщине) элемента в) площадь местного сжатия располагается у края элемента г) площадь местного сжатия располагается в углу элемента д) площадь местного сжатия располагается с одного края е) площадь местного сжатия располагается в глубине (в толще) элемента

РАСЧЕТ НА МЕСТНОЕ СЖАТИЕ С КОСВЕННЫМ АРМИРОВАНИЕМ N≤ ψ ·Rbs, loc ·Ab, loc, Rbs, loc – приведенное с учетом косвенной арматуры расчетное сопротивление бетона смятию, Rbs, loc = Rb, loc +2φsxy·Rsxy·μsxy, φsxy– коэффициент, определяемый по формуле: φsxy =[Ab, loc ef/ Ab, loc ]1/2; Ab, loc ef – площадь, заключенная внутри сеток косвенного армирования (см. рисунок); Rsxy – расчетное сопротивление растяжению косвенной арматуры;

РАСЧЕТ НА МЕСТНОЕ СЖАТИЕ С КОСВЕННЫМ АРМИРОВАНИЕМ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) μsxy – коэффициент косвенного армирования, μsxy =[nx·lx·Asx+ ny·ly·Asy]/[Ab, loc ef ·S], здесь: nx, ny – количество стержней в соответствующих направлениях; lx, ly– длина одного стержня в соответствующем направлении; Asx, Asy– площадь одного стержня в соответствующем направлении; S – шаг сеток. Значение местной сжимающей силы, воспринимаемой элементом с косвенным армированием, принимается не более удвоенного значения местной сжимающей силы, воспринимаемой элементом без косвенного армирования

6. 6 РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ Этот расчет выполняется при расчете фундаментной плиты, плитной части стаканного фундамента и безбалочного перекрытия. При расчете на продавливание расчетное сечение, расположенное вокруг зоны передачи нагрузки на элемент на расстоянии h 0/2 нормально к его продольной оси, по поверхности которой действует касательное усилие от сосредоточенных сил и изгибающих моментов. Данные касательные усилия (напряжения) по площади расчетного сечения должны быть восприняты бетоном, который работает на растяжение с расчетным сопротивлением Rbt и расположенной по обе стороны от расчетного сечения на расстоянии h 0/2 поперечной арматурой с расчетным сопротивлением Rsw

РАСЧЕТ БЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА НА ПРОДАВЛИВАНИЕ Несущая способность бетонного элемента при действии на него продавливающей силы F, изгибающих моментов Мх и Му: F/Fb, ult+ Мх /Mbx, ult + Мy /Mby, ult≤ 1 Fb, ult - предельная сминающая сила, которая может быть воспринята бетоном, Fb, ult=Rbt·Ab Ab - площадь расчетного сечения, Ab=U·h 0 U – периметр расчетного контура, …. h 0 - рабочая высота, h 0=(h 0 x+h 0 y)/2

РАСЧЕТ БЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА НА ПРОДАВЛИВАНИЕ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) Mbx(у), ult - предельные значения сминающих изгибающих моментов, воспринимаемых бетоном в соответствующих направлениях, Mbx(у), ult =Rbt·Wbx(y)·h 0, Wbx(y) - моменты сопротивления расчетного сечения относительно главных осей Х и У

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА С ПОПЕРЕЧНОЙ АРМАТУРОЙ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ Несущая способность бетонного элемента при действии на него продавливающей силы F, изгибающих моментов Мх и Му: F/(Fsw, ult+Fb, ult)+ Мх /(Mswx, ult+Mbx, ult )+ + Мy /(Mswy, ult+Mby, ult )≤ 1

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА С ПОПЕРЕЧНОЙ АРМАТУРОЙ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) Усилие, воспринимаемое поперечной арматурой при продавливании: Fsw, ult=0, 8 qsw·U≥ 0, 25 Fb, ult, усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента: qsw=Rsw·Asw/Sw, Asw–площадь поперечной арматуры, расположенной с шагом Sw по обе стороны от контура расчетного сечения (в пределах границ учета поперечного армирования)

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА С ПОПЕРЕЧНОЙ АРМАТУРОЙ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) Mswx(у), ult - предельные значения сминающих изгибающих моментов, воспринимаемых поперечной арматурой в соответствующих направлениях, Mswx(у), ult =0, 8 qsw· Wswx(y), Wswx(y) - моменты сопротивления наружной границы, вовлекающей в работу поперечную арматуру относительно главных осей Х и У. При расположении поперечной арматуры вдоль главных осей (крестообразно) расчетные контуры сечения будут определяться по правилам, представленным на рисунке!

7. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ 7. 1 Понятие о предварительном напряжении железобетонной конструкции

ИДЕЯ И СУТЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Идея предварительного напряжения заключается в том, что в рабочей арматуре создаются предварительные напряжения растяжению. Суть предварительного напряжения заключается в повышении трещиноустойчивости и снижения деформативности конструктивных элементов.

РАБОТА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО ЭЛЕМЕНТА Приложенная нагрузка к предварительно напряженной конструкции должна сначала выбрать сжимающие напряжения от предварительно напряженного бетона и лишь после этого начнут появляться растягивающие напряжения, при этом трещины будут образовываться при более высокой нагрузке по сравнению с конструкциями без преднапряжения. Соответственно, при более высокой нагрузке ширина раскрытия трещин достигнет максимального значения.

СЛЕДСТВИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБЖАТИЯ При этом в рабочей растянутой арматуре будут возникать более высокие растягивающие напряжения. Поэтому в данной конструкции в качестве рабочей арматуры используется высокопрочная арматура: все виды канатов, проволочная арматура Вр1200 -1500, стержневая арматура классов А 600 и более

7. 2 НАЗНАЧЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Чем выше предварительное напряжение, тем эффективнее оно оказывается на работе железобетонного элемента. Однако при назначении величины предварительного напряжения необходимо учитывать следующие факторы: 1. Возможность обрыва напрягающей арматуры. 2. Возможность развития пластических деформаций. 3. Стараться не занижать данные величины, т. к. будет утерян эффект преднапряжения

ПО НОРМАМ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЕ В РАБОЧЕЙ АРМАТУРЕ НАЗНАЧАЕТСЯ ИСХОДЯ ИЗ СЛЕДУЮЩИХ УСЛОВИЙ σsp+p≤Rs, ser σsp - p≤ 0, 3 Rs, ser p - допустимое отклонение предварительного напряжения, принимаемое в зависимости от способа натяжения арматуры.

НАЧАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В БЕТОНЕ ДОЛЖНЫ ОТВЕЧАТЬ СЛЕДУЮЩИМ ТРЕБОВАНИЯМ: -при уменьшении напряжения в результате приложения нагрузки: σbр=(0, 85. . 0, 95)Rbр -при увеличении напряжений после приложения нагрузки: σbр=(0, 6. . 0, 7)Rbр

УЧЕТ НЕТОЧНОСТЕЙ НАТЯЖЕНИЯ При создании предварительного напряжения возможны неточности, вызванные различными производственными факторами (это колебание t 0, перегиб арматуры) и учитываемые коэффициентом точности напряжения: γsp=1±Δγsp, Δγsp=0, 1 Знак «+» принимаем, если увеличивается значение σsp сверх проектного (учитывается при расчете по прочности в стадии обжатия) Знак « - » принимаем, если снижается σsp, что плохо влияет на работу конструкций (при расчете на закрытие трещин). Напряжение в арматуре с учетом неточности создания преднапряжения определяется по формуле: σsp `= σsp ·γsp