Основы проектирования и расчета строительных конструкций. Три стадии напряженно деформированного состояния. Эпюра материалов. Особенности ее построения.

Стадия I Стадия II Стадия III Стадия III а

I стадия – малые нагрузки => упругие деформации в сжатой зоне (бетон) и растягивающей зоне (арматура). Положена в основу расчета при появлении трещин.

II стадия – В растянутой зоне появляются трещины, которые при эксплуатации не опасны, напряжения в арматуре не изменяются. Положена в основу расчета по допускаемым напряжениям.

III стадия – В растянутой зоне трещины раскрываются, Н.О. отодвигается в сторону сжатой зоны => Арматура достигает расчетного сопротивления σ_S=R_S, напряжения в бетоне достигают расчетного сопротивления бетона σ_B=R_B => прогиб балки => разрушение. Положена в основу расчета по предельным состояниям (разрушающим нагрузкам).

IIIa стадия – Для переармиров. конструкций – разрушение начинается не с растянутой, а с сжатой зоны σ_S< R_S.

Построение эпюры арматуры для изгибаемых железобетонных элементов.

В элементах с ненапрягаемой арматурой в целях экономии стали часть продольных стержней обрывают в соответствии с изменением изгибающих моментов по длине балки. Для этого строят эпюру материалов – эпюру моментов, выдерживаемых нормальными сечениями балки на всем ее протяжении.

Порядок построения:

· Намечают стержни, подлежащие обрыву

· Для сечений, в кот. обрывается арматура, определяют их несущую способность, где - плечо внутренней пары сил; для прямоугольных сечений

· Строят огибающую эпюру внешних моментов, т.е. эпюру, в которой ординатами являются наибольшие значения изгибающих моментов в сечениях, полученных при неблагоприятной комбинации постоянных и временных нагрузок. От оси эпюры моментов вверх и вниз откладывают несущие способности сечений и проводят горизонтальные линии. Точки пересечения эпюр внешних моментов и несущих способностей сечений показывают теоретически возможные места обрывов продольных стержней.

· Для всех сечений с теоретическим обрывом стержней находят длину их заделки

10. Сущность метода расчета по предельным состояниям. Понятие предельного состояния. Две группы предельных состояний.

Предельное состояние

1 группа – по несущей способности

-расчет на образование трещин

-на раскрытие трещин (a_cre≤ [a_cre])

- на закрытие трещин

- опред. кривизны в сечении без трещин

- опред. кривизны в сечении с трещиной

- определение прогиба (f ≤ [f])

2 группа – по пригодности

к нормальной эксплуатации

-по норм. сечению (d прод. раб. арматуры)

-по наклонному сечению (d хомута и шаг)

- расчет на устойчивость

Предельное состояние – состояние, при кот. достигается предельная несущая способность конструкции или нарушается пригодность к нормальной эксплуатации. Предельные состояния не должны нарушатся ни при каких условиях.

Расчет по предельному состоянию производится в общем случае для всех стадий работы конструкций и ее элементов: изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации.

III стадия положена в основу расчета по пред. состояниям.

Основной вид расчета: по 1 группе предельных состояний – расчет по несущей способности, для любой конструкции основывается на формуле :

где N – усилие (момент, продольная или поперечная сила), которая зависит от нормативных нагрузок _,умноженных на коэффициенты надежности по нагрузки , сочетания усилий и на коэффициент надежности по назначению который учитывает класс ответственности здания или сооружения и в соответствии с этим требуемый уровень надежности;

Ф – несущая способность – функция геометрических характеристик сечения S, нормативных сопротивлений материалов , коэффициентов условий работы и надежности по материалу .

Максимально возможное усилие (момент, сила) в сечении элемента должно быть меньше или равно минимально возможной несущей способности сечения – таков смысл формулы.

Появление предельного состояния первой группы недопустимо для любой конструкции, т. к. это приводит к разрушению конструкции и аварийным ситуациям. С учетом важности этого фактора, расчет по первой группе предельных состояний является обязательным во всех случаях и производится на основе расчетных значений нагрузок и расчетных сопротивлений материалов.

Принцип расчета конструкций по пред. состояниям второй группы – по пригодности к нормальной эксплуатации. В расчете по 2-ой группе предельных состояний расчетные сопротивления бетона R_b_ser, R_bt_ser, и арматуры R_s_,serустанавливают при коэффициентах надежности по материалу равному 1, т.е. принимают равным соответствующим нормативным значениям R_bn, R_btn, R_sn. Этим учитывается меньшая опасность наступления предельного состояния 2 гр. по сравнению с 1 гр.

Основные принципы расчета:

1. Расчет по образованию трещин. Трещины не появляются, если усилие от нагрузки не превышает максимально допустимое усилие, которое может воспринимать сечение без образования трещин при растяжении. Т≤ Т_crc

2. Расчет по раскрытию трещин. Трещины раскрывающиеся в элементах под действием нагрузки на ширину а_crc, проверяются по условию а_crc ≤ [а_crc] (предельная ширина раскрытия трещины)

3. Расчет по деформациям. Прогиб элемента f под нагрузкой не должен превышать предельного значения [f] f ≤ [f]

Предельно допустимые прогибы зависят от различных факторов. При ограничении прогибов технологическими и конструктивными требованиями величину прогиба определяют от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок (не более 1/150 длины пролета и 1/75 вылета консоли), при ограничении прогиба эстетическими требованиями - от действия постоянных и длительных нагрузок.

11.Нормативные и расчетные нагрузки. Коэффициент надежности по нагрузке. Коэффициент надежности по назначению. Нормативные показатели прочности бетона и арматуры. Коэффициенты надежности по бетону и арматуре. Коэффициенты условий работы бетона и арматуры.

Нормативные нагрузки – установленные нормами.

Расчетные нагрузки = Нормативные × Коэффициент надежности.

Нагрузки по действию делятся на:

· постоянные (собств. масса, масса и давление грунтов, предварительное напряжение)

· временные делятся на нагрузки длительные, кратковременные и особые

Длительные – от массы стационарного оборудования, массы жидкостей, давление газов и сыпучих тел, краны, часть снеговой нагрузки, длительные температурные воздействия от оборудования.

Кратковременные – от подвижного подъемного транспортного оборудования, от массы людей, деталей, ремонтных материалов, от массы временно складируемых материалов и изд., снег, ветер.

Особые – сейсмические и взрывные воздействия, вызываемые резким нарушением технологического процесса, неисправностью оборудования, деформация основания (оттаивание вечномерзлых грунтов, замачивание посадочных грунтов)

!!! При расчете по 1 гр. Пред. состояний конструкцию рассчитывают на действие расчетных нагрузок, при расчете по 2 группе предельных состояний – на действие нормативных нагрузок !!!

Значение нормативных величин постоянных нагрузок от собственной массы строительных конструкций определяют по проектным размерам конструкций и по нормативным значениям плотностей материалов с учетом физической массы, приведенной заводами изготовителями, или по установленным для них стандартам.

Коэффициент надежности по нагрузке – учитывает влияние случайных отклонений действительной нагрузки от расчётного значения, принимают дифференцированно в зависимости от характера нагрузок.

Коэффициент надежности по назначению – учитывает класс ответственности здания или сооружения и в соответствии с этим требуемый уровень надежности.

Нормативные и расчетные сопротивления материалов.

Если условие прочности выполняется, то гарантируется несущая способность конструкции с уровнем надежности не менее 99,7%. Нормативные сопротивления и нормативные нагрузки – это определяющие величины в расчете по методу предельных состояний.

Нормативное сопротивление R_n – установленное нормами предельное значение напряжений в материале. Обычно равно контрольной характеристике в соответствии с ГОСТ. Нормами установлены и другие характеристики – плотность, модуль упругости, коэффициенты трения, сцепления, ползучести, усадки.

Нормативное сопротивление бетона состоит из 2-х величин:

R_bn – временное сопротивление осевому сжатию; R_btn– временное сопротивление осевому растяжению; R_bn= R^G_b(0,77 - R^G_b/R₁) ≤ 0,72 R^G_b, где R^G_b - гарантированная прочность; R₁=1000 МПа; R_btn - определяется разными способами. Если прочность бетона на растяжение не контролируется, то принимают косвенным путем – в зависимости то класса бетона по прочности на сжатие. Если прочность контролируется, то принимают равным его гарантированной прочности (классу) на осевое растяжение.

Нормативное сопротивление арматуры Rsn равно наименьшему контролируемому значению предела текучести – физического или условного 0,2%. Исключение проволока В-2 для нее принимают меньшее соответствующее 75% от временного сопротивления разрыву.

Расчетные сопротивления – результат деления нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности: по бетону и по арматуре.

Расчетные сопротивления арматуры на сжатие по первой группе предельных состояний равно сопротивлению арматуры при растяжении, но не более 400 МПа – это при совместной работе арматуры и бетона. Если сцепление арм. с бетоном отсутствует то сопротивление сжатию равно 0 , т.к. арматура не способна в этом случае сопротивляться сжатию.

Также вводятся коэффициенты условий работы бетона и арматуры, которые могут, как понижать, так и повышать расчетные сопротивления.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 528; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!