Расчет элементов железобетонных конструкций по образованию и раскрытию трещин (II группа предельных состояний)
Трещиностойкость железобетонных элементов как сопротивление образованию трещин в стадии I НДС или сопротивление чрезмерному их раскрытию трещин в стадии II НДС. Момент образования трещин в изгибаемых элементах по способу ядровых моментов, его анализ.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | лекция |
Язык | русский |
Дата добавления | 24.10.2013 |
Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчет элементов железобетонных конструкций по образованию и раскрытию трещин (II группа предельных состояний)
1. Общие сведения
Ко II группе предельных состояний относят расчет элементов по пригодности к нормальной эксплуатации, т.е. расчет по трещиностойкости и деформациям (прогибам)
Трещиностойкость железобетонных элементов - это сопротивление образованию трещин в стадии I НДС или сопротивление чрезмерному их раскрытию трещин в стадии II НДС.
В железобетонных элементах трещины могут быть вызваны условиями твердения бетона (усадки) или перенапряжением материалов (перегрузкой, осадкой опор, изменением температуры). Трещины от перенапряжения появляются чаще в растянутых зонах.
Трещины в растянутой зоне изгибаемых конструкций, не заметные на глаз, появляются при эксплуатационных нагрузках даже в безукоризненно выполненных железобетонных конструкциях. Возникновение их вызвано малой растяжимостью бетона, не способного следовать за значительными удлинениями арматуры при высоких рабочих напряжениях.
Трещина в сжатых частях указывают на несоответствие размеров сечения усилиям сжатия, являются опасными для прочности конструкции.
Трещины понижают жесткость конструкции и нарушают ее монолитность, что имеет особенное значение для конструкций, подверженных действию вибрационных и динамических нагрузок.
Наличие трещин в железобетонных конструкциях облегчает доступ влаги и агрессивных газов к арматуре, что может вызвать ее коррозию; кроме того, бетон с трещинами значительно легче выветривается.
Различают три этапа в образовании трещин:
1. возникновение трещин (невидимые трещины);
2. появление (образование) трещин () - трещины становятся видимыми невооруженным глазом;
3. раскрытие трещин до предельно допустимых величин
Основные гипотезы:
1. Перед образованием трещин напряжения в растянутом бетоне принимаются равными расчетному сопротивлению растяжению по 2 группе предельных состояний, т.е. ;
2. При расчете по образованию трещин действует принцип суперпозиции - принцип независимости действия сил.
- если есть напрягаемая арматура;
- при ненапрягаемой арматуре.
3. Действует гипотеза плоских сечений.
Железобетонные конструкции могут эксплуатироваться с видимыми невооруженным глазом трещинами в растянутой зоне с ограничением по ширине раскрытия. Расчет по образованию трещин ведется по стадии I НДС; расчет по раскрытию трещин - по стадии II НДС. До образования трещин выполняется условие совместной деформации арматуры и растянутого бетона.
Стадия I НДС
коэффициент полноты эпюры напряжений в сжатой зоне;
коэффициент полноты эпюры напряжений в растянутой зоне.
, отсюда
Стадия Iа НДС
-из опытов, тогда
.
Стадия II НДС
Зависимость между средней высотой сжатой зоны х и высотой сжатой зоны с трещиной хф определяется как .
2. Расчет центрально растянутых элементов
железобетонный трещиностойкость сопротивление
При центральном растяжении железобетонной призмы зависимость будет различной на стадиях I и II НДС.
При расчете по 1 и 2 категориям трещиностойкости расчетная нагрузка принимается с учетом коэффициента по нагрузке , при расчете по 3 категории трещиностойкости - .
В стадии I НДС (до появления трещин в бетоне) сопротивление растягивающей силе оказывает бетон с напряжением и продольная арматура с напряжением .
,
где N - внешняя нагрузка, определяемая с коэффициентом надежности по нагрузке
усилие образования трещин
В стадии Iа НДС
или
Если используется преднапряжение, то в формулу добавляется еще одно слагаемое, т.е.
,
где Р - усилие обжатия с учетом всех потерь на момент расчета.
В стадии II НДС (после появления трещин) сопротивление растяжению оказывают: в сечении с трещиной - только арматура; на участке между трещинами - бетон и арматура.
На участках между трещинами длиной по данным опытов сцепление между арматурой и бетоном не нарушается. По мере удаления от краев трещины растягивающие напряжения в бетоне увеличиваются. В арматуре происходит обратное явление: в сечении с трещиной напряжение имеет максимальное значение, а по мере удаления от краев трещины оно убывает.
Напряжения и деформации арматуры в сечении с трещиной равны:
Условные средние напряжения и средние деформации арматуры на участках между трещинами будут
Коэффициент учитывает работу растянутого бетона на участках между трещинами.
3. Расчет изгибаемых элементов
Стадия I НДС
Стадия Iа НДС
В растянутой арматуре напряжения равны, в бетоне сжатой зоны при
В стадии Iа каждая единица площади сечения арматуры по сравнению с бетоном воспринимает в сжатой зоне в б раз большее напряжение, а в растянутой - в 2*б раз большее.
Стадия II НДС
При изгибе в стадии II НДС растянутая зона элемента разделяется трещинами на участки длиной , и в сечениях с трещинами, как только они появились, растягивающие усилия воспринимаются только продольной арматурой. Опыты показывают, что на величину расстояния влияют поперечные силы, однако в зоне максимальных моментов и при чистом изгибе трещины по длине балки располагаются на приблизительно равных расстояниях.
По высоте сечения деформации при изгибе в стадии II изменяются нелинейно, т.к. вследствие нарушения равновесия в момент внутренних сил в момент разрыва бетона растянутой зоны появляются силы сдвига, искривляющие сечение. По длине элемента деформации сжатой и растянутой зон сечения и высота сжатой зоны также переменные, а нейтральная ось волнообразная.
Дополнительные гипотезы:
1. После образования трещин для условного среднего сечения сохраняется гипотеза плоских сечений;
2. Трещины при росте их вверх поднимают нейтральный слой в сторону сжатой зоны. Форма нейтрального слоя нелинейная.
3. Между трещинами растянутый бетон в работе участвует.
4. Для условного среднего сечения на участке с трещинами выполняется гипотеза плоских сечений (рисунок 18.8).
Исходя из подобия треугольников (рисунок 18.8) получаем:
где коэффициент, учитывающий неравномерность напряжений и деформаций в сжатой зоне;
деформации в сечении с трещиной;
деформации в блоке с трещиной
4. Момент образования трещин в изгибаемых элементах по способу ядровых моментов
Нормы рекомендуют определять момент образования трещин приближенно по способу ядровых моментов. Задачу о НДС сечения в стадии I перед образованием трещин от совместного действия внешней нагрузки и усилия обжатия приближенно можно решить как линейную задачу внецентренного сжатия, применив принцип независимости действия сил.
Расчет изгибаемых, внецентренно сжатых, а также внецентренно растянутых элементов по образованию трещин производится из условия:
,
где момент внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется
;
момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин и определяемый по формуле:
,
где Мrp - момент усилия Р относительно той же оси, что и для определения Мr; знак момента определяется направлением вращения., т.е.
;
упругопластический момент сопротивления железобетонного сечения по растянутой зоне в предположении, что продольная сила отсутствует;
- эксцентриситет усилия обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения;
расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, до центра тяжести приведенного сечения.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Назначение формы пролетного строения и его элементов. Определение внутренних усилий в плите проезжей части. Расчёт балок на прочность. Конструирование продольной и наклонной арматуры. Расчет по раскрытию нормальных трещин железобетонных элементов.
курсовая работа [576,8 K], добавлен 27.02.2015Расчет по предельным состояниям двускатной предварительно напряженной балки покрытия. Определение потерь предварительного напряжения арматуры, расчетного сечения на образование трещин и фундамента на раскалывание. Проверка ширины раскрытия трещин.
курсовая работа [787,9 K], добавлен 30.01.2012Подбор плиты перекрытия. Сбор основных нагрузок и подбор сечения. Огибающие эпюры изгибающих моментов и поперечных сил. Подбор продольной арматуры и расчет несущей способности ригеля. Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси ригеля.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.10.2013Образование и рост трещины стены здания. Визуальная оценка состояния железобетонных конструкций. Причины появления трещин в стенах и их классификация. Местная перегрузка участков стен в результате пробивки в них проемов. Качественная картина деформации.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 17.05.2009Элементы железобетонных конструкций многоэтажного здания. Расчет ребристой предварительно напряжённой плиты перекрытия; трехпролетного неразрезного ригеля; центрально нагруженной колонны; образования трещин. Характеристики прочности бетона и арматуры.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.06.2009Конструктивное решение сборного железобетонного каркасного здания. Проектирование сборного железобетонного перекрытия. Расчет плиты по деформациям и раскрытию трещин. Определение приопорного участка. Расчет сборной железобетонной колонны, ребристой плиты.
курсовая работа [411,8 K], добавлен 27.10.2010Компоновочная схема каркаса здания. Подбор элементов здания и определение основных конструктивных размеров. Статический расчет подкрановой балки. Потери предварительного напряжения в арматуре. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 10.11.2015Использование золы в бетонах в качестве заполнителей и добавок. Общие сведения о бетонных и железобетонных конструкциях. Классификация бетонных и железобетонных конструкций. Расчет изгибаемых, сжатых и растянутых элементов железобетонных конструкций.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 28.03.2018Характеристика параметров плиты, условия ее эксплуатации. Определение усилий в элементах плиты и геометрических характеристик приведенного сечения плиты. Расчет продольных ребер плиты по образованию трещин. Конструирование арматуры железобетонного ригеля.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.06.2011Определение толщины стенки резервуара. Расчет нагрузок, усилий, количества кольцевой арматуры. Величина предварительно напряжённой арматуры, определение потерь. Расчёт стенки по образованию трещин при действии изгибающих моментов в вертикальной плоскости.
задача [889,4 K], добавлен 25.03.2010