Виды железобетонных конструкций: особенности элементов

Элементы железобетонных конструкций

1. Расчёт элементов сборного балочного перекрытия

1.1 Проектирование панели перекрытия

Сбор нагрузок на перекрытие

Определение нагрузок на 1 м2 панели перекрытия произведён в таблице (см. табл. 1).

Таблица 1 – Сбор нагрузок на 1м2 перекрытия

Виды нагрузокНормативные нагрузкиКоэффициент надёжности по нагрузкеРасчётные нагрузкиПостоянные: собственный вес панели31,13,3вес пола0,31,10,33керамическая плитка0,441,20,53Итого g3,744,16Временная: Полезная V5,51,26,6 Кратковременная21,22,4 Длительная3,51,24,2 Итого: Полная9,2410,76

Полная нагрузка:

Расчетная схема панели перекрытия (усилия )

Для определения расчётного пролёта плиты предварительно задаёмся размерами ригеля:

Рис. 1

Расчётная нагрузка на 1 м длины плиты при ширине плиты 1,95 м:

Усилия от расчётных нагрузок с учётом коэффициента надёжности

Расчёт прочности нормальных сечений

Исходные данные:

Материал плиты:

бетон:

класс – B25

расчётное сопротивление осевому сжатию Rb=14,5 МПа

нормативное сопротивление осевому сжатию Rbtn=1,6 МПа

расчётное сопротивление осевому растяжению Rbt=1,05 МПа

модуль упругости бетона Eb=30000 МПа

коэффициент условий работы бетона ?b2=0,9

арматура:

предварительно напряженная арматура класса А- IV

нормативное сопротивление Rsh=590 МПа

расчётное сопротивление Rs=510 МПа

модуль упругости стали арматуры Es=190000 МПа

Установление размеров сечения плиты

Рис. 2

Граничная высота сжатой зоны:

Предварительное напряжение арматуры равно:

Предельные значения отклонений предварительного напряжения для стержневой и проволочной арматуры:

где p зависит от способа натяжения арматуры, при электротермическом и электротермомеханическом способе натяжения принимаем:

где l – длина натягиваемого стержня в метрах

Условия выполняются.

Далее определяем коэффициент точности натяжения арматуры

где ??sp предельное отклонение предварительного напряжения в арматуре, при 9 арматурных стержнях

Характеристика сжатой зоны

Вычисляем площадь сечения растянутой арматуры

где ?s6 коэффициент условия работы, учитывающий сопротивление напрягаемой арматуры выше условного предела текучести ? (для арматуры класса A- IV ?=1,2),определяется по формуле:

Принимаем 5Ø14 A- IV с площадью Asp=7,69 см2

Расчёт прочности наклонных сечений

Исходные данные:

поперечная сила в вершине наклонного сечения от действия опорной реакции и нагрузки Qmax=32,74 кН

Проверяем, требуется ли поперечная арматура по расчёту.

?n – коэффициент учитывающий влияние продольных сил, определяют по формуле:

где P, усилие предварительного обжатия

Следовательно, поперечной арматуры по расчёту не требуется.

На приопорных участках длиной l/4 арматура устанавливается конструктивно,

Ø5 A-IV с шагом ; в средней части пролёта поперечная арматура не применяется.

Расчёты по второй группе предельных состояний

Определение геометрических характеристик приведённого сечения

Площадь приведённого сечения

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведённого сечения

Ширина пустот Круглое очертание пустот заменяют квадратным со стороной

Момент инерции

Момент сопротивления сечения по нижней зоне

Момент сопротивления сечения по верхней зоне

Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, до центра тяжести сечения

Отношение напряжения в бетоне от нормативных нагрузок и усилия обжатия к расчётному сопротивлению бетона для предельных состояний второй группы предварительно принимаем равным 0,75

Расстояние от ядровой точки, наименее удалённой от растянутой зоны, до центра тяжести

Эксцентриситет усилия обжатия относительно центра тяжести сечения

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне

Упругопластичный момент сопротивления по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия

Определение потерь предварительных напряжений в арматуре

Коэффициент точности натяжения арматуры принимаем ?sp=1

Потери от релаксации напряжений в арматуре при электротермическом способе натяжения

Потери от температурного перепада между натянутой арматурой и упорами , так как при пропаривании форма с упорами нагревается вместе с изделием.

Усилие обжатия

Напряжения в бетоне при обжатии

Устанавливаем значение передаточной прочности бетона

Вычисляем сжимающее напряжение в бетоне на уровне центра тяжести площади напрягаемой арматуры от усилия обжатия (без учёта момента от веса плиты)

Потери от быстро натекающей ползучести

? – коэффициент, который учитывает более интенсивное развитие ползучести бетона с увеличением уровня напряжения

Первые потери

С учётом первых потерь усилия обжатия и напряжения в бетоне равны

Потери от усадки бетона

Потери от ползучести бетона

, так как естественный способ твердения

Вторые потери

Полные потери

Усилия обжатия с учётом полных потерь

Расчёт на образование нормальных трещин

Для элементов, к трещиностойкости которых предъявляют требования 3-й категории, принимаем значение коэффициентов по надёжности по нагрузке<\p>

Полная нормативная нагрузка

Полная нормативная нагрузка на 1 м

Момент внешних сил

Вычисляем момент образования трещин по приближенному способу ядровых моментов

Ядровый момент усилия обжатия

Трещины в растянутой зоне образуются. Следовательно, необходим расчёт по раскрытию трещин.

Проверяем, образуются ли начальные трещины в верхней зоне плиты при её обжатии.

Коэффициент точности натяжения<\p>

Условие выполняется, начальные трещины необразуются.

Расчёт на раскрытие нормальных трещин

Предельная ширина раскрытия трещин: непродолжительных продолжительных

Приращение напряжений в арматуре от действия полной нагрузки

Плечо внутренней пары сил

– так как усилие обжатия P приложено в центре тяжести площади нижней напрягаемой арматуры

Момент сопротивления сечения по растянутой арматуре

Приращение напряжений в арматуре от действия постоянной и длительной нагрузки

постоянная и длительная нормативная нагрузка

Полная нормативная нагрузка на 1 м

Момент внешних сил

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия полной нагрузки

Коэффициент армирования сечения

– коэффициент, принимаемый для изгибаемых элементов и внецентренно сжатых элементов – 1

– коэффициент, зависящий от вида и профиля продольной арматуры: для стержневой периодического профиля – 1

– коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки, при кратковременной нагрузке и непродолжительном действии постоянной и длительной нагрузок – 1

Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузки

Ширина раскрытия трещин от действия постоянной и длительной нагрузки

Непродолжительная ширина раскрытия трещин

Продолжительная ширина раскрытия трещин

Расчёт прогиба панели

Предельный прогиб

Вычисляем параметры, необходимые для определения прогиба плиты с учётом трещин в растянутой зоне.

Заменяющий момент равен изгибающему моменту от постоянной и длительной нагрузки

Суммарная продольная сила равна усилию предварительного обжатия с учётом всех потерь и при<\p>

Эксцентриситет

Коэффициент, характеризующий неравномерность деформации растянутой арматуры на участке между трещинами

где – коэффициент, характеризующий длительность действия нагрузки и профиля арматурных стержней

Кривизна оси при изгибе

– коэффициент, характеризует неровности деформаций бетона сжатой зоны на участках между трещинами – 0,9

– коэффициент зависит от характера действия нагрузки и условия эксплуатации конструкции, при длительном действии нагрузки в условия средней относительной влажности воздуха – 0,15

Вычисляем прогиб

Прогиб не превосходит предельный значение.

2. Проектирование ригеля

2.1 Расчётная схема, нагрузки, усилия

От панели перекрытия

Вес 1 м ригеля

Рис. 3

Полная

Расчётная схема

Усилия от расчётных нагрузок с учётом коэффициента надёжности

Рис. 4

2.2 Расчёт прочности нормальных сечений

Ригель работает как однопролетная шарнирно опертая балка.

Материалы ригеля:

бетон:

класс – В30;

расчетное сопротивление осевому сжатию Rb=17 МПа;

расчетное сопротивление осевому растяжению Rbt=1,2 МПа;

модуль упругости бетона Eb=32,5·103 МПа;

коэффициент условий работы бетона ?b2=0,9;

арматура:

класс А-III;

расчетное сопротивление растяжению арматуры Rs=365 МПа;

расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры Rsw=290 МПа

Определяем требуемую высоту сечения:

Рис. 5

=74-6=68 см

Находим коэффициент ?m:

?m==233,1·105/17·100·0,9·30·682=0,174

По таблице 3.1 [1] подбираем ? и ?

?=0,19?=0,905

Проверяем случай разрушения:

? ? ?R ?R==0,5834

0,19 Qb,min/2·h0=104,9768·103/2·68=972 Н/см

,83 Н/см > 972 Н/см – условие выполнено=1312,83 Н/см

Mb=?b2·К·Rbt·b·h02=2·1·1,2·100·25·682·0,9=189·105 Н·см С=

С==167,9 см?(?b2/?b3)ho=(2/0,6)·68=180 см

,9 < 180 - условие выполнено=Мb/С, но Qb?Qb,min=183·105/167,9=108,993·103 Н

Qb=108,993·10³ Н > Qb,min=104,9768·10³ Н – условие выполнено

Длина проекции наклонного сечения: С0===120см

Ограничения:

С0h0; 120 > 68 – выполнено

Принимаем C0=90 см=qsw·C0=1312,83·90=118154,1 Н

Поперечная сила в верху наклонного сечения:=Qmax-q1·C=169,525·103-648,7·167,9=60608,27 Н

Проверяем условие прочности: Q < Qb+Qsw; 60,608·103 < 108,993·103+118,154·103

,60866·103 Н < 227,147·103 Н - условие выполнено

Проверка прочности по сжатой полосе между наклонными трещинами:

?=Es/Eb=200000/32500=6,15

?sw=Asw/(b×S)=1,006/25·20=0,0016

?w1=1+5·?·?sw=1+5·6,15·0,0016=1,0492

?b1=1-0,01·Rb=1-0,01·17·0,9=0,847

Условие прочности:

Qmax < 0,3·?w1·?b1·Rb·b·h0 =0,3·1,0492·0,847·17·0,9·30·54·100 =660799,0232 Н

Н< 660799,0232 Н - условие выполнено

2.5 Расчёт ригеля на монтажные нагрузки

Рис. 7

Цель: определить требуемую площадь рабочей арматуры=qр·?g=4,95·1,4=6,93 кН,

где ?g=1,4 – коэффициент динамичностик==6,93·0,752/2=1,95 кН·м

?m==195000/17·0,9·25·

=0,1457

?=0,927'==195000/0,927·375·68·100=0,1 см2

Принимаем2Ø3 Bр-I с Аs=0,14 см2

3. Проектирование колонны подвала

Исходные данные:

Материалы колонны:

бетон:

класс – В20;

расчетное сопротивление осевому сжатию Rb=11,5 МПа;

расчетное сопротивление осевому растяжению Rbt=0,9 МПа;

модуль упругости бетона Eb=27,0·103 МПа;

арматура:

класса А-III

расчетное сопротивление растяжению арматуры Rs=365 МПа;

модуль упругости стали арматуры Es=200·103 МПа

.1 Определение усилий в колонне подвала у обреза фундамента

Грузовая площадь на одну колонну:

Агр=а·Lр=6·5,9=35,4 м2

Снеговая нагрузка:

Сбор нагрузок

)Нагрузки от перекрытий

) От покрытий

Вес плиты

Вес кровли

Вес ригеля

Временная (снег)

Вес колонны

Вес колонны с подвалом

Нагрузка у обреза фундамента

Нагрузка у стыка колонны первого этажа с колонной подвала

3.2 Расчёт продольной арматуры

Принимаем симметричное армирование: Аs=As';

Сечение колонны: h·b=30·30=900 см2;

Защитный слой: а=4 см;

Рабочая высота сечения: h0=h-a=25-4=21 см

) Определяем гибкость ?

?=L0/i,

где L0 – расчётная длина колонны;- радиус инерции сечения=к·L, где к=0,7=hподв+15см-(hпанели+hр/2)=3,6+0,15-(0,22+0,6/2)=3,13 м=0,7·3,13=2,191 м==0,0866

?=2,191/0,0866=25,300 => ??1

2) Определяем ?

Находим случайный эксцентриситет силы [1]:

Из следующих трех значений выбираем максимальное:

. еа=h/30=30/3025=1,2 см

. еа=L0/600=219,1/600=0,3651 см

. еа=1см

Принимаем е0=1 см

Определяем величину критической продольной силы:

?L=

?=Es/Eb=200000/27000=7,4

?=e0/h=1/30=0,033

?min=0,5-0,01×L0/h-0,01·Rb=0,5-0,01·219,1/30-0,01·11,5·0,9=0,323

?3,5a 420>350

Поэтому принимаем горизонтальные хомуты

4. Проектирование фундамента под колонну

Исходные данные:

Материалы фундамента:

бетон:

класс – В15;

расчетное сопротивление осевому сжатию Rb=8,5 МПа;

расчетное сопротивление осевому растяжению Rbt=0,75 МПа;

модуль упругости бетона Eb=24·103 МПа;

?b2=0,9

арматура:

класса АII

расчетное сопротивление растяжению арматуры Rs=280 МПа;

модуль упругости стали арматуры Es=200·103 МПа;

Определение размеров подошвы в плане

Расчетное усилие колонны у заделки в фундамент N=1615,8кН

Нормативное усилие Nn=N/?fср=1615,8/1,15=1405,04 кН

Расчетное сопротивление грунта R0 – 0,28 МПа

Вес единицы объема фундамента и грунта на его обрезах ?ср=20 кН/м3.

Площадь подошвы фундамента при центральном сжатии:

Аф=Nn/(R0-?ср·H1),

здесь Н1 – глубина заложения фундамента

Определим Н1:? 1,5·hк+25=1,5·30+25=70 см? 25·dармат+25=25·2,8+25=95 см

Округляем Нф до120 см

Н1= Нф+15=120+15=135 см.

Аф=1,40504/(0,26-0,02·1,35)=6,03 м2

принимаем аф=2,7 метра.

4.2 Проверка высоты фундамента из расчёта на продавливание

Условие прочности на продавливание:

P2 – плита перекрытия работает как балочная.и L2 – свободные пролеты.

Для расчета выделим полосу шириной b=1 м вдоль главных балок

.3 Расчетная схема, пролет, усилия

Материалы перекрытия:

бетон: класс – В15;

расчетное сопротивление осевому сжатию Rb=8.5 МПа;

расчетное сопротивление осевому растяжению Rbt=0.75 МПа;

модуль упругости бетона Eb=24×103 МПа;=0.9

арматура: Æ4 класс Вр-I

расчетное сопротивление растяжению арматуры Rs=370 МПа;

модуль упругости стали арматуры Es=200×103 МПа;

Расчетная схема плиты – многопролетная неразрезная балка. Пролет L2=2.08 м, опоры второстепенные балки.

Нагрузка на 1м2 плиты перекрытия

Наименование нагрузкиНорматив. нагрузка Н/м2Коэф. надежности по нагрузкеРасчетная нагрузка Н/м2Керам.плитка на растворе2341.1258Ж/б плита d=6 см25001.12750Временная нагрузка50001.26000Полная g=g+v77349008g=g×1м×gn=9008*0.95=8558 Н/м2

Изгибающие моменты определяются как многопролетные балки с учетом перераспределения в первом пролете и на первой промежуточной опоре.=(q×L22)/11=(8558×1.852)/11=2.662 кН×м

В средних пролетах и на средних опорах:=(q×L22)/16=(8558×1.852)/16=1.830 кН×м

5.4 Подбор арматуры плиты

Расчетное сечение:высота h=dпл=6 см,ширина b=100 cм.

h0=h-aз=6-1.2=4.8 см=0,048м

=0.104=0.11=0.945 =M2/(Rs×z×h0)=1.830/(370×0,945×1000×0,048)=1.09 см2

Подбираем основную сетку С-1:

продольная рабочая арматура Вр-I 10Æ4 As2=1.26см2

В первом пролете и на первой промежуточной опоре принимаем две сетки С-1 и вспомогательную С-2.

Подбор вспомогательной сетки:=M1/(Rb×b×h02×0.9×(1000))=2.662/(8.5×1×0.0482×0.9×1000) =0.15

z=0.917тр=M1/(Rs×z×h0)=2.662/(370×0.917×0.048×1000)=1.6345 см2= AS1тр- As2=1.6345-1.26=0.37 см2

Принимаем 3Æ4 As1=0.38 см2

В сумме получим сетку 13Æ4 AS1тр =1.64 см2

5.5 Расчет второстепенной балки

Расчетная схема, пролет, усилия.

Расчетная схема второстепенной балки – многопролетная неразрезная балка, пролет L1=a-bгб=5.9-0.3=5.6 м

Расчетная нагрузка на погонный метр плиты(нагрузка с Lплиты=2 м):

вес плиты и пола: qпл×L плиты×gn=2.750×2×0.95=5.225 кН/м

собственный вес ребра: gр=hвб×bвб×r×gf×gnр=0.3×0.15×25×103×1.1×0.95=1.17 кН/м

постоянная нагрузка: g = 5.225+1.17=6.395 кН/м

Временная нагрузка: V=Va×с×gn=6×2×0.95=11.4 кН/м

Полная нагрузка:q=g+V=6.395+11.4=17.795 кН/м

Для построения огибающей эпюры моментов принимают две схемы загружения q= 17.795 кН/м и q= g+V/4=6.395+11.4/4=9.245 кН/м

Изгибающие моменты определяют с учетом перераспределения усилий:

На первом пролете:=(q×L12)/11=(17.795×5.62)/11=50.73 кН×м

На первой промежуточной опоре:=(q×L12)/14=(17.795×5.62)/14=39.86 кН×м

В верхних пролетах и на средних опорах:=(q×L12)/16=(17.795×5.62)/16=34.878 кН×м

Отрицательные моменты в средних пролетах в сечениях, соответствующих местам обрыва надопорной арматуры (x=L1/4=5.6/4=1.4 м) M0.25 при V/g 15 – условие выполнено=Rsw×Asw/s=260×0.392×(100)/15=680 H/см>Qbmin/(2h0)=25150/(2×36)=349.3 H/см

H/см > 349.3 H/см – условие выполнено

Mb=fb6×K×Rbt×b×h02=2×1.15×0.9×0.75×15×362×(100)=3018060 H×см

q1=q+V/2=63.95+114.4/2=121.15 H/см

Условие q1119.88 -условие не выполняетя, принимаем с=119.88см.

Тогда:=Mb/c=3018060/119.88=25175.67>Qbmin=25150

-длина проекции расчетного наклонного сечения

Условия с0

Источник: http://diplomba.ru/work/46647

ЖБК. 1. виды и особенности конструкций, и расчета стыков жб колонн стыки многоэтажных сборных рам

Основные вертикальные конструкцииМногоэтажные рамы высотой до 16 этажей имеют колонны постоянного сечения по, всей высоте здания (рис. XV. 18, а). Увеличение несущей способности колонн нижних этажей достигается повышением класса бетона, процента армирования, применением жесткой арматуры.

Элементы сборных колонн в целях снижения трудоемкости на монтаже выполняют размером на 2—4 этажа.Комбинированные вертикальные связевые диафрагмы, состоящие из сплошной и рамной частей, сохраняют регулярную структуру — размеры элементов и пролетов ригелей — по всей высоте здания (рис. XV. 18, б).

Вертикальные связевые диафрагмы с проемами и ядра жесткости имеют железобетонные перемычки, жестко связанные на опорах с простенками, и также сохраняют регулярную структуру по всей высоте здания (рис.XV. 18, в).Стыки ригелей с колоннами выполняют жесткими на. _ консолях, бесконсольными и шарнирными (см. гл. XI).

При жестком соединении ригелей с колоннами существенно повышается общая жесткость многоэтажного здания и достигается экономия металла на армирование ригелей (по условиям прочности, трещиностойкости и предельных прогибов).Элементами сборных вертикальных связевых диафрагм являются колонны каркаса и панели с полками для опирания плит перекрытий (рис. XV. 19).

Элементы соединяют сваркой закладных деталей и замоноличиванием. Применяют также монолитные панели, бетонируемые на месте возведения после приварки к закладным деталям колонн арматурных сеток.Монолитные ядра жесткости армируют вертикальными пространственными каркасами, которые на монтаже стыкуются соединительными стержнями (рис. XV.20).

Перемычки над проемами армируют горизонтальными каркасами. Продольная и поперечная арматура ядер жесткости и перемычек назначается по расчету. Толщина стенок ядер жесткости устанавливается по расчету, обычно 200—400 мм. По условиям технологии возведения в скользящей опалубке наименьшая толщина стенок 200 мм.

Стены и перемычки ядер жесткости могут быть предварительо напряженными. Для монолитных ядер жесткости применяют бетон классов В15, В25.Панели внутренних несущих стен в панельных зданиях по условиям требуемой звукоизоляции выполняют из тяжелого бетона толщиной 14—16 см.

При такой толщине обеспечивается несущая способность этих панелей в зданиях высотой до 16 этажей. Увеличение несущей способности панелей стен зданий большей высоты достигается применением в нижних этажах бетона более высокого класса, увеличением толщины железобетонных панелей.

24. СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ ЖБК

Усиление элементов конструкций

Усиление элементов производят с целью увеличения их несущей способности и жесткости. Усиление конструкций может производиться двумя, основными способами: 1) изменением конструктивной схемы; 2) наращиванием элементов.

По первому способу производят усиление элементов главным образом исправных конструкций без остановки производства. По второму способу увеличивают размеры поперечного сечения элементов с добавлением арматуры; таким способом усиливают исправные и поврежденные конструкции.

При усилении конструкций целесообразно применять полимербетон.

Усиление элементов конструкций изменением конструктивной схемы. Значительное увеличение несущей способности изгибаемых элементов — балок, ригелей и т.п. — достигается введением затяжек, подвергаемых предварительному натяжению на бетон. При этом изменяется напряженное состояние балочной конструкции— она становится внецентренно сжатой.

Усиление колонн достигается устройством предварительно напряженных распорок ломаного очертания, расположенных с одной или с двух сторон (рис. XVIШ).Каждая ветвь распорок составляется из уголков, связанных между собой планками на сварке. В местах перелома в боковых полках уголков делают надрезы.

Предварительное напряжение в ветвях распорок достигается взаимным стягиванием ветвей попарно, а при односторонних распорках — подтягиванием к боковой поверхности колонны. Выпрямляясь, распорки воспринимают часть вертикальных нагрузок и разгружают колонну. Устройство односторонних распорок возможно для усиления внецентренно сжатых колонн с большими эксцентриситетами.

Усиление элементов конструкций наращиванием. Усиление плит ребристых монолитных перекрытий и сборных плит, уложенных по железобетонным или стальным балкам, выполняют устройством новой монолитной плиты по старому бетону. После снятия слоев старого пола и нарушенного верхнего слоя старого бетона укладывают арматуру и слой нового бетона толщиной не менее 3 мм (рис. XVII.11, а).

Усиленная таким наращиванием плита рассматривается как монолитная.Плиты сборных перекрытий усиливают таким же способом (рис. XVII.11, в). Усиление балок и ригелей возможно приваркой к освобожденной от защитного слоя обнаженной арматуре дополнительных продольных стержней с последующим их оштукатуриванием цементным раствором или нанесением слоя торкретбетона (рис. XVII.12, а).

Значительного повышения несущей способности можно достичь увеличением сечения снизу с установкой дополнительной арматуры (рис. XVII. 12, б). Отогнутые стержни и поперечные хомуты дополнительной арматуры приваривают к стержням старой арматуры.Для усиления колонн применяют устройство рубашек, армированных продольными стержнями и хомутами или спиралью.

Толщина рубашки должна быть не менее b см при бетонировании в опалубке и не менее 3 см при торкретировании (рис. XVI 1.13).

25. СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖБК

Целесообразность применения полимерных составов устанавливается в зависимости от конкретных условий эксплуатации конструкций, наличия материалов и обеспечении условий для работы с их компонентами.

Полимерные составы рекомендуется применять для устранения дефектов и повреждений путем:-инъецирования трещин железобетонных и каменных конструкций при помощи специальных устройств, выбираемых в зависимости от параметров трещин, характера работы конструкции, вязкости полимерраствора и т. п.

;-добетонирования железобетонных конструкций при помощи наполненных полимеррастворов;

адгезионных обмазок при помощи полимеррастворов для последующей укладки «нового» бетона или осуществления кладки;

-омоноличивания отдельных каменных блоков или элементов железобетонных конструкций при помощи высоконаполненных перераспределяющих прокладок из полимеррастворов;вклеивания арматурных усиливающих стержней;- устройство бессварных полимеррастворных стыков;- выполнения аппликации из металлических или пластиковых листов для защиты или усиления конструкций;-приклеивания «внешней» усиливающей арматуры; -устройства бандажей из стеклопластика, пропитанного полимер-раствором;-устройства защитных покрытий.Основной задачей проведения ремонтных работ с применением полимерных составов является предотвращение дальнейшего разрушения конструкции и недопущение снижения или потери несущей способности. Ремонтные полимерные составы имеют следующие преимущества по сравнению с цементными растворами и бетонами:-высокие прочностные показатели при растяжении (до 25 МПа) и сжатии (до 100 МПа);-высокую адгезию к старому бетону (до 5 МПа) и металлам (до 20 МПа);-стойкость к постоянному действию кислот, щелочей, нефтепродуктов, пищевых продуктов;-непроницаемость для агрессивных газов и жидкостей; повышенную абразивостойкость и стойкость к ударным и динамическим воздействиям;

-укороченные сроки проведения ремонтных работ; хорошее качество поверхности после отверждения, позволяющее проводить влажную уборку и дезинфекцию.

2. Полимерные составы для склеивания бетонных и железобетонных конструкций

Традиционные методы омоноличивания бетонных и железобетонных конструкций, связанные с применением композиций на цементном вяжущем, а также со сваркой арматурных стержней, имеют следующие недостатки:-длительные сроки твердения;-невозможность получения равнопрочного соединения бетон— бетон;-невозможность проведения работ при отрицательных температурах;-невозможность склеивания разнопородных материалов бетон— листовой материал;-невозможность получения равнопрочного соединения арматурных стержней при сварке.От указанных недостатков позволяет избавиться применение клеевых композиций на основе полимерных связующих. Высокая клеющая способность полимеров позволяет решать многие инженерные задачи, в том числе по усилению и ремонту железобетонных конструкций, по-новому — более технологично и планомерно.Для бетонных и железобетонных конструкций клеевые соединения могут применяться: при усилении железобетонных конструкций приклеиванием различных элементов усиления, при усилении поверхностным армированием; при ремонте железобетонных конструкций; для обеспечения соединения свежеуложенного бетона и затвердевшего.Склеиваемые бетонные поверхности должны иметь прочность, равную прочности основного бетона, быть сухими, не иметь масляных пятен.

3. Полимерные клеи для обеспечения адгезии старого бетона со свежеуложенным

При ремонте железобетонных конструкций часто встречается необходимость обеспечения прочного сцепления нового бетона со старым. Такое соединение применяется при усилении конструкций методом наращивания сечения, омоноличивания, бетонировании защитного слоя арматуры и т. д.

Специальные мероприятия, применяемые при соединении бетонов (декарбонизация поверхности старого бетона, насечка поверхности, виброукладка смеси), не обеспечивают полного омоноличивания, и достигается это лишь обмазкой поверхности старого бетона эпоксидными композициями.

Способы подготовки бетонных поверхностей при устройстве адгезионной обмазки те же, что и для склеивания бетона.

4. Применение полимерных составов при устранении дефектов и повреждений местного значения.

Можно отметить следующие виды дефектов местного значения в бетонных и железобетонных конструкциях, оказывающих негативное влияние на их работу: трещины в бетоне; сколы бетона с обнажением или без обнажения арматуры; раковины с обнажением и без обнажения арматуры; участки слабого бетона; обнажения арматуры вследствие недостаточного защитного слоя бетона; выщелачивание бетона с образованием в нем каверн и пустот; износ поверхности бетона с обнажением или без обнажения арматуры; внутренние пустоты и каверны в бетоне.Наиболее трудоемкой операцией при ремонте бетона является ликвидация трещин в конструкциях. Трещины заделываются инъецированием, (при ширине раскрытия более 0,1 мм) или поверхностной затиркой (при ширине раскрытия менее 0,1 мм). Другие дефекты устраняются полимерными мастиками (при глубине дефекта до 5 мм), полимербетоном (глубина дефектов более 5 мм) или быстротвердеющими полимерцементными бетонами и растворами.

26. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК И СКЛАДОК

Покрытия с применением цилиндрических оболочек (см. рис. XlV.l.a) образуются из тонких плит, изогнутых по цилиндрической поверхности, бортовых элементов и торцовых диафрагм.

Покрытие в целом поддерживается по углам колоннами.

Основные параметры оболочки (рис. XIV.

3, а): l1 — пролет (расстояние между осями диафрагм); l2—длина волны (расстояние между бортовыми элементами); f— стрела подъема.

Очертание плиты оболочки в поперечном сечении может быть круговым, эллиптическим, параболическим и т. п.; благодаря простоте изготовления чаще применяют круговое очертание.Оболочки бывают (рис. XIV.

3) однопролетными, если вдоль прямолинейной образующей оболочка опирается на две диафрагмы, и многопролетными, если оболочка поддерживается более чем двумя диафрагмами; одновол-новыми и многоволновыми, состоящими из нескольких одноволновых оболочек; гладкими и усиленными ребрами.

1. Длинные оболочки

Бортовые элементы предназначены для повышения прочностных и жесткостных характеристик поперечного сечения покрытия, размещения основной рабочей растянутой арматуры конструкции, а также для укрепления прямолинейных краев цилиндрических оболочек при действии местных нагрузок. Форма и размеры бортовых элементов определяются конструктивным решением покрытия и его расчетом.

Монолитные оболочки обычно делают гладкими. При наличии подвесных сосредоточенных грузов оболочку снабжают промежуточными поперечными ребрами.

Сборные оболочки, как правило, устраивают с продольными и поперечными ребрами для усиления сборных элементов на период изготовления, перевозки и монтажа.В качестве диафрагм применяют сплошные балки, фермы, арки с затяжками (рис. XIV.5).

Для обеспечения естественного освещения и аэрации помещений цилиндрические оболочки могут быть шедового типа (рис. XIV.6, я) или с проемами в вершине (рис. XIV.6, б).

Устойчивость длинных цилиндрических оболочек в деформированном под нагрузкой состоянии считается обеспеченной, если нормальные напряжения σ=Nx/h и касательные напряжения τ=Nxy/h, определенные по упругому состоянию конструкции, не превосходят значений соответственно

а при сочетаниях σ и τ отвечают условиюПо результатам статического расчета подбирают сечение арматуры оболочки (рис. XIV.13).

Площадь сечения продольной растянутой арматуры типа I определяют (при расчете как пространственной системы) по формулеИз полученного количества As в покрытиях с вертикальными бортовыми элементами, расположенными ниже оболочки, примерно 80 % арматуры размещают в пределах бортового элемента, из них 60 % концентрируют внизу.

В растянутой зоне оболочки, там, где растягивающие напряжения меньше Rbt, содержание продольной арматуры должно быть не менее 0,2 % площади сечения бетона.

Вдоль оболочки площадь сечения продольной арматуры типа I можно уменьшить в соответствии с изменением усилий Nx, однако до опоры должно доводиться не менее 30 %. Сокращение площади продольной арматуры достигается не обрывом стержней, а уменьшением их диаметра и сваркой в стыках.

3. Призматические складки

Покрытия с применением призматических складок образуются из плоских плит-граней (монолитно связанных по ребрам), бортовых элементов и диафрагм (рис. XIV.20, а).

Складки различают одно- и многопролетные, одно- и многоволновые. При расчете их в направлении l1 используют те же упрощения, что и при расчете длинных цилиндрических оболочек.

Складчатые покрытия в направлении волны l2 работают на изгиб подобно многопролетным балочным плитам с ломаной осью (ребра считаются опорами) (рис. XIV.20, б). Ширину граней делают до 3—3,5 м. В трехгранных складках длина волны /2=9…12 м. Пролет складки l1 обычно берут больше l2, высоту складки принимают 1/7 -1/10ll.

Грани складки армируют вдоль волны в соответствии с эпюрами изгибающих моментов подобно многопролетным плитам. В остальном покрытия с призматическими складками конструируют по указаниям для покрытий с длинными цилиндрическими оболочками.
27.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ ПОЛОГИХ ОБОЛОЧЕК ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ГАУССОВОЙ КРИВИЗНЫКонструкция покрытия состоит из тонкостенной плиты, изогнутой в двух направлениях, и диафрагм, располагаемых по контуру, связанных с ней монолитно (см. рис. XIV. 1, д, XIV.21,a).

В целом покрытие опирается по углам на колонны; возможно опирание оболочки и по всему контуру.Оболочки двоякой кривизны выполняют преимущественно пологими, т. е. с отношением высоты подъема к любому размеру плана не более чем 1:5.

Тонкостенные оболочки покрытии вследствие малой жесткости на изгиб при определении усилий, по крайней мере в процессе поиска конструктивного решения, можно рассчитывать как безмоментные, т. е. с учетом лишь усилий Nx, Ny, Nxy (рис. XIV.21,6).

Изгибающие моменты, возникающие только в зонах местного изгиба, могут быть выявлены отдельно.

В оболочке переноса (см. рис. XIV.21,a), если оси координат совпадают с направлениями главных кривизн, кривизна кручения kxy=0.

Для покрытия здания, квадратного в плане (часто встречающийся в практике случай), при a=b, Rx=Ry = R и нагрузке q=const постоянные параметры:

После определения усилий Nx ,Nv, Nxy главные усилия и углы их наклона к оси х находят по формулам:Для оболочки с квадратным планом при a = b, Rx=Ry=R и равномерно распределенной нагрузке q = =const эпюры усилий изображены на рис. XIV.22, где для отдельных точек оболочки приведены значения усилий.

Эпюры показывают, что почти по всей оболочке развивается область двухосного сжатия, и лишь в угловых частях возникает сжатие в одном направлении, а растяжение в другом (рис. XIV.22,в).Армируют оболочки в соответствии с усилиями, возникающими в них под действием внешней нагрузки (рис. XIV.23).

В углах укладывают наклонную арматуру типа I из расчета восприятия главных растягивающих усилий; в приконтурных зонах ставят арматуру типа II, предназначенную для восприятия местных изгибающих моментов; по всей оболочке размещают конструктивную арматуру типа III. Арматуру I целесообразно подвергать предварительному напряжению.

По касательным усилиям Nxy рассчитывают связи оболочки с диафрагмой. Диафрагмы конструируют по типу балок, ферм или арок с затяжками; затяжки арок и нижние пояса ферм делают предварительно напряженными.В угловых частях оболочки действуют наибольшие сжимающие усилия в диагональном направлении.

Здесь по условию прочности толщину оболочки часто увеличивают, соблюдая принятые в практике условия:

Устойчивость гладких оболочек данного вида в центре покрытия считается обеспеченной, если ее полная расчетная равномерно распределенная нагрузка q не превышает значения

Источник: http://topuch.ru/1-vidi-i-osobennosti-konstrukcij-i-rascheta-stikov-jb-kolonn-s/index6.html

Изгибаемые железобетонные элементы. Их виды, область применения

Структура расчетных формул по предельным состояниям первой и второй групп

Последовательность расчета элементов стальных конструкций по второй группе предельных состояний

Конструкции железобетонных плит и балок. Поперечное сечение, схема армирования

Конструкции плит и балок. Армирование элемента

Область применения

Наиболее распространенные изгибаемые элементы железобетонных конструкций—плиты и балки. Плитами называют плоские элементы, толщина которых значительно меньше длины и ширины.

Балками называют линейные элементы, длина которых значительно больше поперечных размеров.

Из плит и балок образуют многие железобетонные конструкции, чаще других — плоские перекрытия и покрытия, сборные и монолитные, а также сборно-монолитные. Плиты и балки могут быть однопролетными и многопролетными.

Плитные элементы в основном армируют сварными сетками. Стержни в сетках рабочей арматуры располагают вдоль пролета для того, чтобы арматура воспринимала растягивающие усилия. Расположение арматуры выполняется согласно эпюре моментов.

Рис. 1Армирование плит и эпюры моментов при равномерно распределенной нагрузке

а – однопролетная плита; б – многопролетная плита; 1 – стержни рабочей арматуры; 2 – стержни распределительной арматуры

Для многопролетных плит сетки укладывают в двух уровнях. В пролете укладывается нижняя сетка, в местах опор – верхняя сетка.

Стержни рабочей арматуры обычно принимают от 3 до 12 мм, располагая их на расстоянии друг от друга (шаг стержней) через 100 – 200 мм. Защитный слой бетона для рабочей арматуры должен быть не менее 10 мм, для толстых плит (толще 100 мм) – не менее 15 мм. Класс арматуры принимается А400С, а также проволоки Вр-I.

Для армирования балок в основном применяется сварные или вязанные каркасы. Балки могут быть прямоугольного, таврового, двутаврового и трапециевидного сечения.

Рис. 2 Формы поперечного сечения балок и схемы армирования

а—прямоугольная; б — тавровая; в — двутавровая; г — трапециевидная;

1 — продольные стержни; 2 — поперечная арматура

Высоту балок принимают пролета и назначают кратно 50 мм, если она не более 600мм, и кратно 100 мм при больших размерах. Ширину балок – высоты. Стержни рабочей арматуры укладываются согласно эпюре моментов в местах возникновения растягивающих напряжений.

В балках и плитах разрешается часть стержней не доводить до опор и обрывать в пролете в местах где арматура по расчету не требуется. Площадь рабочей арматуры должна быть не менее 0,05 % площади сечения бетона. В качестве рабочей продольной рабочей арматуры используется арматура периодического профиля класса А400С ∅12÷32.

В балках шириной более 150 мм устанавливают не менее двух рабочих стержней. Эти стержни должны быть доведены до опор. В балках менее 150 мм допускается установка одного рабочего стержня. Для восприятия поперечной силы в сечении балки устанавливают поперечную арматуру.

Она устанавливается по расчету или по конструктивным требованиям. Объединяя продольную рабочую арматуру и поперечную мы получаем плоские каркасы. Плоские каркасы м.б. сварными или вязаными. Объединение нескольких плоских каркасов монтажной арматурой получаем пространственный каркас.

Вязанные пространственные каркасы получают при помощи хомутов. Хомуты м.б. разомкнутые и замкнутые.

Поперечную арматуру устанавливают всегда, даже если она не требуется по расчету. При высоте балок до 400 мм шаг поперечной арматуры принимается не более высоты сечения балки и не более 150 мм. Для балок высотой более 400 мм – шаг не более высоты балки и не более 500 мм.

Эти требования распространяются на приопорные участки длиной пролета балки при равномерно распределенной нагрузке, в остальных частях балки расстояние между поперечными стержнями принимается большим, но не более высоты балки и не более 500 мм

С целью экономии продольной арматуры часть стержней м. отогнуть и перевести с нижней зоны в верхнюю. Отгиб стержней выполняется по расчету на основе эпюры моментов

Защитный слой для балок принимается не менее 15 мм.

Дата добавления: 2016-05-30; просмотров: 2321;

Источник: https://poznayka.org/s2287t1.html

Конструктивные особенности сжатых элементов

Железобетон

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм, загруженных по узлам^ восходящие раскосы и стойки решетки ферм (рис. IV. I), а также некоторые другие конструктивные элементы.

В действительности, из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентриситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом делают чаще всего квадратными или прямоугольными, реже круглыми, многогранными, двутавровыми.

Размеры поперечного сечения колонн определяют расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматурных каркасов размеры прямоугольных колонн, назначают кратными 50 мм, предподчтительнее кратными 100 мм.

Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования, монолитные колонны с поперечными размерами менее 25 см к применению не рекомендуются.

Рис. IV.1. Сжатые элементы со случайными эксцентриситетами

1 — промежуточные колонны (при одинаковом двустороннем загруже – нии); 2 — верхний пояс ферм (при узловом приложении нагрузки); 3— восходящие раскосы;

4 — стойки ^ ' N–F+DТ* ^

А” “І ^

Рис. IV.2. Внецентренно сжатые элементы

О)

IF-дай,'пение от понрытия

JD– ВаВление,, от нрана

Jjjjjjui!

Н 1

А — колонна производственного здания; б — верхний пояс безраскосной фермы; в — стена подземного резервуара

ГО'

Рис. IV.3. Схема армирования сжатых элементов

1 — продольные стержни; 2—поперечные стержни; аі — защитный слой бетоиа продольной арматуры; а,„ — то же, поперечной арматуры

Рис. IV.4. Армирование сжатых элементов со случайными эксцентриситетами

А — сварными каркасами; б — вязаными каркасами; 1—сварные каркасы; 2 — соединительные стержни; 3 — хомуты; 4— дополнительные хомуты; 5 — шпильки

В условиях внецентренного сжатия находятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженные давлением от кранов (рис. IV.2,а), верхние пояса безраскосных ферм (рис. IV.

2,б), стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающие боковое давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покрытия (рис. IV.2,в).

В них действуют сжимающие силы N и изгибающие моменты М.

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента ео называется эксцентриситетом. В общем случае в любом месте элемента статически определимых конструкций значение эксцентриситета определяют по выражению

E = M/N + Ea,(IV. I)

Где еа — случайный эксцентрицитет (подробнее см. § IV.2). Для элементов статически неопределимых конструкций принимается е0— =M/N, но не менее еа.

Поперечные сечения внецентренно сжатых элементов целесообразно делать развитыми в плоскости действия момента.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загруженных не ниже В25.

Колонны армируют продольными стержнями диаметром 12—40 мм (рабочая арматура) преимущественно из горячекатаной стали класса A-III и термомеханически упрочненной Ат-ІІІС, а также поперечными стержнями из горячекатаной стали классов A-III, A-II, A-I и проволоки класса B-I (рис. IV.3). Продольную и поперечную арматуру сжатых со случайными эксцентриситетами и внецентренно сжатых элементов объединяют в плоские и пространственные каркасы, сварные или вязаные (рис. IV.4, IV.5).

Насыщение поперечного сечения продольной арматурой элементов, сжатых со случайными эксцентриситетами, оценивают коэффициентом ц по формуле (III. 12) или процентом армирования (значения в 100 раз больше), где подAs подразумевается суммарная площадь сечения всех продольных стержней.

В практике для сжатых стержней обычно принимают армирование не более 3 %.

Во внецентренно сжатых элементах с расчетными эксцентриситетами продольные стержни размещают вблизи коротких граней поперечного сечения элемента

Сварка

Рис. IV.5. Армирование внецентренно сжатых элементов

800'■hi 1000 T_^_dOO

Источник: https://msd.com.ua/zhelezobeton/konstruktivnye-osobennosti-szhatyx-elementov/

Тема 3.6. Особенности проектирования железобетонных конструкций, работающих на изгиб

Предварительно напряженные железобетонные конструкции.

Сущность предварительного напряжения. определение и область использования предварительно напряженного железобетона. Способы изготовления предварительно напряженных элементов. Материалы для предварительно напряженных конструкций.

Основные принципы конструирования предварительно напряженных элементов. Виды напрягаемой арматуры и ее сцепление с бетоном. Анкеровка арматуры. Размещение напрягаемой арматуры в элементах.

Конструирование предварительно напряженных элементов.

Методические указания

Изучая тему, следует уяснить, что сущность предварительного напряжения железобетона состоит в том, чтобы при изготовлении элемента создать начальное предварительное напряжение сжатия бетона в зонах, в которых затем под влиянием расчетной нагрузки возникают растягивающие напряжения.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции применяют в следующих целях:

– снижение расхода стали за счет использования арматуры высокой прочности;

– уменьшения массы конструкции за счет применения бетона высоких классов;

– создание конструкций, в которых под влиянием эксплуатационной нагрузки не появляются трещины в растянутой зоне бетона или для ограничения ширины раскрытия трещин;

– повышения жесткости элементов конструкций.

Классы бетона и классы сталей для предварительно напряженных железобетонных конструкций назначаются в соответствии с СП52-102-2004.

В результате изучения темы студент должен:

знать область применения предварительно напряженных конструкций; методы и способы предварительного напряжения; цели предварительного напряжения железобетона;

уметь назначить класс бетона и арматуры, назначить способ предварительного натяжения арматуры; принять диаметр и количество стержней предварительно напрягаемой арматуры; законструировать сечение.

Вопросы для самопроверки

1. В чем сущность предварительно напряженного железобетона и его преимущества перед обычным железобетоном?

2. Как осуществить способы предварительного напряжения конструкций?

3. Что такое потери предварительного напряжения?

4. Какой коэффициент учитывается при расчете предварительно напряженных конструкций?

5. Где принимается предварительно напряженный железобетон?

Особенности проектирования сборных железобетонных конструкций.

Общие принципы проектирования. Выбор типа конструкций покрытий, перекрытий. Конструктивные и расчетные схемы элементов. Особенности расчета и конструирования сборных железобетонных элементов конструкций.

Методические указания

Тема достаточно подробно изложена в рекомендуемой литературе. При изучении материала надо обратить внимание на то, что сборные железобетонные конструкции могут работать как цельный элемент ( плита, ригель, колонна, фундамент ), так и как отдельные элементы ( плита, короткое поперечное ребро, продольное ребро в ребристой сборной железобетонной панели покрытия и перекрытия ).

Расчет элементов выполняется по первой группе предельных состояний. Рассчитывается и подбирается арматура в элементе. Арматура может быть предварительно напрягаемая или без предварительно напряжения.

В результате изучения темы студент должен:

знать общие принципы проектирования сборных железобетонных конструкций;

уметь выполнить расчет и конструирование элемента по первой группе предельных состояний.

Вопросы для самопроверки

1. Как выбрать расчетную схему элемента?

2. Как определить расчетную нагрузку на элемент?

3. Как определить площадь сечения рабочей арматуры в элементе?

4. Как законструировать элемент?

Особенности проектирования и расчета многопустотной плиты.

Рассматриваются особенности проектирования многопустотной плиты. Расчетная нагрузка на плиту. Расчетный пролет плиты. Статический расчет плиты. Расчетное сечение плиты. Рабочая напрягаемая арматура. Поперечная арматура в плите. Конструирование плиты.

Методические указания

При изучении темы студент должен знать, что многопустотная плита изготавливается с круглыми пустотами диаметром 159 мм, количество пустот зависит от ширины плиты ( ширина плиты может быть 990 мм, 1190 мм, 1490 мм и 1790 мм ).

Многопустотная плита имеет конструктивную арматуру из сварных сеток и каркасов, а рабочую арматуру – предварительно напрягаемую, класс стали А 600, А 800, А 1000. При расчете многопустотной плиты, расчетное сечение рассматривается как тавровое высотой 220 мм.

Напрягаемая арматура в плите ставится в виде отдельных стержней.

Расчет и конструирование многопустотной плиты перекрытия.

Расчет выполняется только по первой группе предельных состояний.

Блок – схема расчета плиты:

– принимается расчетная схема плиты ( однопролетная свободно опертая балка );

– определяется нагрузка на 1 м длины плиты с ее номинальной ширины. Нагрузка на плиту складывается из постоянной ( собственная масса плиты ) и временной, действующей на перекрытие;

– выполняется статический расчет плиты, определяются максимальный изгибающий момент ( Мmax ) и максимальная поперечная сила ( Qmax );

– принимаются класс бетона и класс стали для рабочей преднапрягаемой арматуры ( класс бетона В 20, класс стали – арматура класса А 600 или А 800 );

– выполняется расчет нормального сечения предварительно напряженной плиты на прочность ( на Мmax );

– проверка прочности наклонного сечения на поперечную максимальную силу (Qmax);

– выполняется конструирование плиты.

При изучении этой темы следует:

иметь представление о характере работы изгибаемого элемента под нагрузкой;