WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 16 |

ОГЛАВЛЕНИЕ

введение 4

1. БЕТОН, АРМАТУРА И ЖЕЛЕЗОБЕТОН (Вопросы 1…28) 5

2. ПРЕДНАПРЯЖЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН (Вопросы 29…56) 16

3. ПРОЧНОСТЬ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ИЗГИБЕ (Вопросы 57…120) 30

3.1. нормальные сечения (Вопросы 57…82) 30

3.2. наклонные сечения (Вопросы 83…103) 45

3.3. изгибаемые элементы (Вопросы 104…120) 56

4. прочность при сжатии, растяжении и  местном действии нагрузки (Вопросы 121…146) 69

5. ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (Вопросы 147…171) 81

6. СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (Вопросы 172…187) 95

7. НАГРУЗКИ (Вопросы 188…199) 103

8. размерности (Вопрос 200) 109

основные буквенные обозначения 110

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 112

введение

Общий курс "Железобетонные конструкции" относится к числу самых трудных в вузовской программе обучения по специальности 290300 "Промышленное и гражданское строительство", не говоря уже о других строи­тельных специальностях, имеющих меньший объем курса. Связано это, прежде всего, со сложностью самого железобетона – двуединого материла, работу которого далеко не всегда возможно описать классическими методами строительной механики.

Особую важность представляет 1я часть курса, излагающая основ­ные понятия об упругопластической работе материалов, об условиях сов­местной работы бетона и арматуры, о напряженнодеформированном состо­янии обычных и предварительно напряженных элементов, о методах расчета прочности и трещиностойкости сечений и т.д. Без знания их невозможно не только осознанно и грамотно проектировать сами конструкции, но и иметь общее представление об их работе, необходимое инженеру на стройплощадке.

Между тем, как показывает опыт, именно эти базовые понятия наибо­лее слабо усваиваются студентами по причине того, что многие физичес­ки тесно связанные вопросы в лекциях и учебниках хронологически отда­лены друг от друга (а недостаток практических занятий проблему еще более усугубляет).

Попытками устранить этот изъян, осветить под несколько иными углами известные вопросы, показать причинные связи между ними и вызвано появление на свет настоящей книги, форма изложения в кото­рой была подсказана автору его многолетним опытом педагогической работы. Содержание учебного пособия охватывает все темы первой части курса "Железобетонные конструкции", исключая только работу про­странственных сечений и сопротивление динамическим воздействиям. В отдельную главу пособия выделена тема «Соединения железобетонных элементов», которая, имея самое непосредственное отношение к экспериментальнотеоретическим основам курса, играет важнейшую роль в проектном деле и которая в учебниках, как правило, отдельно не рассматривается.

Разу­меется, пособие не заменяет ни лекций, ни учебников, а служит лишь до­полнением к ним. Более того, пользоваться пособием целесообразно, уже имея определенные знания о железобетоне, – тогда оно поможет углубить и быстрее систематизировать эти знания, лучше разобраться в физической сути расчетов сечений и работе самих конструкций.

1. БЕТОН, АРМАТУРА И ЖЕЛЕЗОБЕТОН 1. ДЛЯ ЧЕГО БЕТОНУ АРМАТУРА? Бетон – это искусственный камень. Его прочность на сжатие намного (в 10...20 раз) превосходит прочность на растяжение. Поэтому бе­тон, как и природный камень, используют в тех частях зданий и сооружений, которые работают преимущественно на сжа­тие: в фундаментах, стенах, сводах, опорах мостов и т.п. Для изгибаемых элементов – балок, плит – бетон не годится: он разрушится от разрыва растянутой зоны при очень небольших нагрузках, задолго до исчерпания прочности сжатой зоны.

Если в растянутую зону ввести стальную арматуру (стержни, канаты и т.п.) и обеспечить ее надежное сцепление с бетоном, то после образования трещин она возьмет на себя все растягивающие усилия, оставив бетону только сжимающие. (А прочность арматуры на растяжение в сотни раз выше, чем у бетона.) Таким образом, изгибающему моменту будет сопротивляться внутренняя пара сил: сжимающая в бетоне и растягивающая в арматуре. Забегая вперед, отметим, что часто требуется устанавливать арматуру и в сжатом бетоне (см. главы 3 и 4).

2. ДЛЯ ЧЕГО АРМАТУРЕ БЕТОН? Бетон – материал более долговечный, чем арматурная сталь, он менее подвержен коррозии. Кроме того, по сравнению со сталью бетон обладает более высокой огнестойкостью, т.е. дольше сохраняет несущую способность при действии высокой температуры, что особенно важно для успешной эвакуации при пожаре. Поэтому арматура, уложенная внутрь бетонного тела, хорошо защищена слоем бетона от коррозии и высокой температуры. Нормы проектирования устанавливают минимальные величины защитного слоя бетона: не менее диаметра стержня (в ряде случаев не менее 2х диаметров) и не менее 10...70 мм в зависимости от типа конструкции и условий эксплуатации. Отметим также, что без защитного слоя невозможно обеспечить надежное сцепление арматуры с бетоном, а значит и их совместное деформирование.

3.БЕТОН – МАТЕРИАЛ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИЙ. ЧТО ЭТО ОЗНАЧАЕТ? Означает это, что при действии внешней нагрузки его деформации состоят из двух частей: упругой eel (обратимой) и пластической epl (необратимой). Причем по мере роста напряжений доля epl возрастает, поэтому диаграммы сжатия и растяжения криволинейны (рис.1). Отсюда ясно, что модуль упругости бетона соответствует только начальному участку диаграммы, когда деформации еще можно считать упругими, – его и называют начальным модулем упругости: Еb = sb/eel = =tgao.

Деформативность бетона зависит также от скорости его нагружения: при мгновенном нагружении (например, ударе) пластические деформации ничтожно малы, при кратковременном – весьма заметны, при длительном – очень велики (в несколько раз больше, чем упругие; рис. 2). Прочность же при длительном нагружении, наоборот, уменьшается (рис. 3), что в расчетах учитывается коэффициентом условий работы gb2.

Пластические свойства бетона вызывают такое явление, как ползучесть: рост во времени деформации eп при постоянном напряжении sb. Чем выше sb или чем ниже прочность бетона, тем больше деформации ползучести eп (рис. 4). Наиболее интенсивно eп проявляется в первое время после приложения нагрузки, затем они постепенно затухают в течение нескольких лет.

Рис. 2 Рис. 3 Рис. 4. ПОЧЕМУ ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ СЖАТИИ ЭПЮРА НАПРЯЖЕНИЙ В  БЕТОНЕ ПРЯМОЛИНЕЙНА, А ПРИ ВНЕЦЕНТРЕННОМ КРИВОЛИНЕЙНА? При центральном сжатии деформации eb в разных точках сечения одинаковы, значит одинаковы и напряжения sb. При внецентренном сжатии деформации сечения меняются по линейному закону, т.е. по форме треугольника или трапеции (мы пользуемся гипотезой плоских сечений), но сама зависимость sb – eb криволинейна, поэтому криволинейна и эпюра sb. В этом легко убедиться, рассмотрев хотя бы в 3х точках деформации внецентренно сжатого сечения и найдя на диаграмме величины напряжений, соответствующие данным деформациям (рис.5). Подобная же форма эпюры напряжений в бетоне – и при изгибе.

Рис. 5.КАК ВЛИЯЕТ ПОЛЗУЧЕСТЬ НА НАПРЯЖЕНИЯ В БЕТОНЕ И АРМАТУРЕ? Рассмотрим схему на рис. 6. После приложения нагрузки N бетон и арматура укоротились на величину, соответствующую относительной деформации eb (благодаря сцеплению, они работают совместно). В бетоне установилось сжимающее усилие Nb1, а в арматуре Nsc1. Затем, вследствие ползучести, деформации выросли на величину eп. Поскольку арматура работает практически упруго, сжимающие напряжения в ней с течением времени возрастают по закону Гука на величину Dssc= eпЕs, а усилие – на величину DNsc = DsscAs (где Аs – площадь сечения арматуры), т.е. Nsc2 = =Nsc1 + DNsc. Но если Nsc растет, а внешняя сила N постоянна, то, значит, усилие и напряжения в бетоне падают: N = Nb1 + Nsc1 = Nb2 + Nsc2. Происходит перераспределение напряжений: бетон частично разгружается, а арматура дополнительно нагружается. При наличии в сжатом бетоне преднапряженной (предварительно натянутой) арматуры растягивающие напряжения в ней падают, “теряются” – отсюда и термин “потери напряжений” (см. главу 2).

Рис. 6. ЧТО ТАКОЕ УСАДКА БЕТОНА? Это свойство бетона самопроизвольно уменьшаться в объеме (укорачиваться во всех направлениях) в процессе твердения и набора прочности в воздушной среде. Усадке подвергается не весь бетон, а только цементный камень. Уменьшаясь в объеме, он сжимает встречающиеся препятствия (крупный заполнитель, арматуру), от которых, в свою очередь, получает реакции противодействия. Следовательно, в препятствии возникают сжимающие, а в цементном камне растягивающие напряжения. Последние приводят к появлению усадочных трещин. Чем меньше защитный слой бетона и чем больше диаметр арматуры, тем больше вероятность образования усадочных трещин на поверхности бетона (вот, кстати, еще одна причина, почему толщина защитного слоя зависит от диаметра арматуры). Если в обычной арматуре усадка вызывает сжимающие напряжения, то в преднапряженной приводит к уменьшению (потерям) растягивающих напряжений.

7. ПОЧЕМУ РАЗЛИЧАЮТ ПРИЗМЕННУЮ И КУБИКОВУЮ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА ПРИ СЖАТИИ? Призменная прочность Rb наиболее точно соответствует реальной прочности бетона в конструкциях, ее определяют испытанием стандартных призм размерами 150ґ150ґ600 мм. Однако изготовление призм требует вчетверо больше расхода бетона, чем изготовление кубов, а их испытание – дело очень трудоемкое (много времени отнимает центрирование призмы на прессе) и требующее дополнительных приборов. Поэтому в строительной практике призмы заменены кубами размерами 150ґ150ґ150 мм, хотя их прочность R на 33...37 % выше, чем Rb (вызвано это, главным образом, влиянием сил трения между плитами пресса и опорными гранями куба). Rb и R связаны между собой эмпирической зависимостью: Rb = (0,77– 0,001R)R.

8.КАК МОЖНО УВЕЛИЧИТЬ СОПРОТИВЛЕНИЕ БЕТОНА сЖАТИЮ? Разрушение бетонных призм происходит вследствие поперечных деформаций, вызывающих продольные трещины (рис. 7,а). Если призму стянуть поперечными хомутами, то поперечные деформации уменьшатся, продольные трещины появятся позже, разрушение произойдет при более высокой нагрузке – сработает эффект обоймы. Роль внешних хомутов с успехом может выполнить и поперечная (косвенная) арматура в виде сеток или спиралей. Растягиваясь под влиянием поперечных деформаций бетона, арматура сопротивляется и сама воздействует на бетон в виде сжимающих сосредоточенных сил поперечного направления (рис. 7,б).

Рис.7 Рис. 9. В ЧЕМ РАЗЛИЧИЕ МЕЖДУ МАРКАМИ И КЛАССАМИ БЕТОНА ПО ПРОЧНОСТИ НА СЖАТИЕ? Марка М – это средняя кубиковая прочность бетона`R в кг/см2; в про­екти­ровании железобетонных конструкций с 1986 г. не применяется, но в строительной практике попрежнему имеет хождение. Класс В – это кубиковая прочность в МПа с обеспеченностью (доверительной вероятностью) 0,95. Как и любой другой материал, бетон обладает неоднородной прочностью – от Rmin до Rmax. Если изменчивость прочности представить в виде кривой нормального распределения (рис. 8), где n – число испытаний, то марка М будет соответствовать ее вершине, а класс В численно соответствует 0,0764М (при коэффициенте вариации 0,135). Например, В30 примерно соответствует М400.

10. ЧТО ТАКОЕ “МЯГКАЯ” И “ТВЕРДАЯ” АРМАТУРНАЯ СТАЛЬ? “Мягкая” арматура (классы АI, AII, AIII) на диаграмме растяжения (рис. 9,а) имеет три главных участка: упругие деформации (здесь действует закон Гука), площадку текучести при напряжениях spl (предел текучести) и упругопластические деформации (криволинейный участок). При проектировании конструкций используют первый и второй участки. Текучесть стали в той или иной степени учитывают в расчетах нормальных сечений на изгиб (при слабом армировании, при многорядном расположении арматуры и т.д.), в расчетах статически неопределимых конструкций по методу предельного равновесия и в других случаях. Третий участок в расчетах не участвует – деформации там столь велики, что в реальных условиях они соответствуют уже разрушению конструкций.

“Твердая”, или высокопрочная арматура (классы АIV, АтIV и выше, BII, BpII, K7, K19) не имеет физического предела текучести (рис. 9,б), она деформируется упруго до предела пропорциональности, а далее диаграмма постепенно искривляется. В качестве границы безопасной работы принят условный предел текучести s02, при котором остаточные, т.е. пластические удлинения составляют 0,2 %. У “твердых” сталей прочность выше, чем у “мягких”, но зато меньше удлинения при разрыве d, т.е. у них хуже пластические свойства, они более хрупкие. “Мягкая” и “твердая” сталь – понятия, разумеется, условные и в официальных документах отсутствуют, но они очень удобны в обиходе, потому их широко используют в научнотехнической литературе.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 16 |




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.