Билет 1. Особенности работы ЖБК под нагрузкой. Краткий исторический очерк и перспективы развития ЖБК, Классификация ЖБК.

Билет 1. Особенности работы ЖБК под нагрузкой. Краткий исторический очерк и перспективы развития ЖБК, Классификация ЖБК.

Кратковременные нагрузки вызывают упругие деформации, которые снижаются после снятия нагрузки. При длительной нагрузке развивается ползучесть. Так как бетон является упругопластическим материалом обведение арматуры не устраняет этих особенностей, то теория сопротивления упругих материалов для ж/б не пригодна. Упругопластические свойства бетона(ползучесть, усадка, наличие трещин в усадочной зоне) существенно влияют на напряженное состояние. В 50х годах разработаны методы расчета на эксперименте. Цель расчета – гарантия требуемых качеств при минимальном расходе материала. Сначала производят статический расчет конструкции методом строительной механики, а затем по найденным внутренним усилиям производят расчет конструирования ЖБК. Опыты над изгибаемыми ЖБК привел к появлению 3х методов расчета: 1) по допускаемым напряжениям; 2) по разрушающим усилиям; 3) по предельным состояниям. В основу всех 3х методов положены экспериментальные испытание напряженного состояния при изгибе ЖБК.

Билет 6 . сущность ЖБК.Достоинства и недостатки ЖБК.

Ж/Б – основной конструкционный материал. Если в растянутую зону внести арматуру, то она принимает напряжение, а не бетон(работа бетона на растяжение не значительна). Ж/Б – это комплексный материал в виде рационально соединенных для совместной работы бетона и стальных стержней. Бетон как всякий каменный материал хорошо сопротивляется сжатию, но значительно хуже растяжению. Бетонная балка на двух опорах испытывает сжатие выше нейтральной линии и растяжение ниже её. Несущая способность такой конструкции очень низка, она ограничена низкой несущей способностью на растяжение. Если в растянутую зону ввести арматуру, работающую на растяжение, то она воспринимает растягивающие растяжение, несущая способность конструкции повышается примерно в 20 раз. Основная идея состоит в том, чтобы использовать бетон на сжатие, а арматуру на растяжение. Особою группу составляют сжатые элементы, где введение арматуры в сжатый бетон позволяет уменьшить размеры поперечного сечения и снизить собственный вес, повысить несущую способность. Т.к. сталь одинаково хорошо работает как на сжатие так и на растяжение, то это позволяет выполнять элементы ферм, свайных фундаментов, несущих колонн и т.д. 1) При твердении бетон прочно сцепляется с арматурой и под нагрузкой оба материала работают совместно.2) Плотный бетон защищает заключенную в нем арматуру от коррозии и от огня. 3) Сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами линейного расширения. Бетон – 0,00001-0,00015 и сталь – 0,000012, поэтому при температурных деформациях на происходит скольжения арматуры в бетоне. Достоинства ЖБК: 1) Высокие механические свойства; 2) Огнестойкость – ж/б один из наиболее огнестойких материалов, в зависимости от наполнителя бетона теплоизоляционные качества могут быть повышены. Бетон надежно защищает сталь от нагревания ; 3) Сейсмостойкость – ж/б достаточно жёсток, монолитен и при землетрясениях оказывается наиболее прочным; 4) Долговечность - обеспечивается тем что бетон заглушает сталь от коррозии, прочность бетона со временем возрастает; 5) Относительная быстрота возведения конструкций - широкая доступность материалов для ж/б делает их производство доступным везде. Малые эксплуатационные расходы: ремонт ограничивается затиркой поверхности повреждений и трещин. 6) Гигиеничность - нет щелей, не способствует образованию биологических процессов; 7) Способность принимать любые формы: дает выполнить любые архитектурные требования. Недостатки ЖБК: 1) Массивность – большой собственный вес; 2) Большая тепло- и звукопроницаемость; 3) Трудность проверки положения и состояния арматуры в забетонированных конструкциях; 4) Трудность усиления.

Билет 12.

Двойным называется армированием, когда помимо продольной рабочей арматуры в растянутой зоне вводится расчетная сжатая арматура в сжатой зоне бетона. Это бывает при ограниченных размерах знакопеременных моментов, невозможности увеличить класс бетона. Т. к. арматура одинаково хорошо работает и на растяжение и на сжатие, то введение небольшого количества арматуры в сжатую зону бетона позволяет существенно уменьшить размеры сечения. Рис. R_SС A_S’ – расчетное усилие воспринимаемое арматурой в сжатой зоне. Тогда для элементов с двойным армированием R_S A_S = R_SС A_S’ + R_B bх (принцип Лолейта ). Основное положение прочности также как для элементов с одиночным армированием состоит в том, чтобы внешний изгибающий момент не превысил несущей способности. М ≤ (М_сеч.) = R_B bх ٠(h₀ - х / 2) + R_SС A_S’(h₀ – а’) Подбор сечений. Обычно необходимость двойного армирования приводит к решению задачи1 типа: Известно: М_РАСЧ. , b x h , В-, А- Определить: А_S и А_S’ Решение: 1) R_S ; R_B ; R_SС ; h₀ = h – 3c – d /2. 2) А₀ = М / R_B b’_f h₀² При невозможности увеличить размеры и класс бетона необходимо двойное армирование. Для определения А_S и А_S’ используем условие 1и 2 принимая х = ξ_R h₀ А₀ = А_0R находим А_S’= (М - R_B b ξ_R h₀ ) / R_SС (h₀ – d) и принимаем по сортаменту необходимое количество стержней. Из условия 2 находим А_S = (R_SС A_S’ / R_S) + R_B / R_S b ξ_R h₀ = А_S’ + R_B / R_S b ξ_R h₀ принимаем по сортаменту необходимое количество стержней в растянутой зоне. 5) проверка несущей способности. При ней, когда все данные известны включая А_S и А_S’ : 1) из условия 2 находим фактическую высоту сжатой зоны х = (R_S A_S - R_SС A_S’) / R_B b х ≤ ξ_R h₀ 2) зная значение х подставляем в условие 1 , предварительно уточнив h_0. В случаях, когда в сжатой зоне уже имеется известное количество арматуры A_S’, при всех прочих известных исходных данных. Из условия 1 находим значение А₀ = М - R_SС A_S’ (h₀ – d) / R_B b’_f h₀² ≤ А_0R затем находим А_S =( R_SС / R_S ) A_S’ + R_B / R_S b ξ_R h₀ принимаем по сортаменту необходимое количество стержней.

Билет 13. Расчет прочности изгибаемых элементов таврового профиля по нормальному сечению.

Балка, приводимая к тавровому сечению: при h_f’≥0,1h, b_св=½c, b_св=1/6l; при h_f’<0,1h, b_св=6h_f’.

Балка таврового сечения: при h_f’≥0,1h, b_св=6h_f’, при 0,1h>h_f’>0,05h, b_св=3h_f’, при h_f’<0,05h, b_св=0.

Граница сжатой зоны проходит в ребре:

R_sA_s=R_bbx+R_b(b_f’-b)h_f’↔ξR_bbh₀+R_b(b_f’-b)h_f’,

M≤R_bbx(h₀-0,5x)+R_b(b_f’-b)h_f’(h₀-0,5h_f’)↔

α_mR_bbh₀²+R_b(b_f’-b)h_f’(h₀-0,5h_f’),

ξ≤ξ_R, R_s=σ_s, если ξ>ξ_R.

Граница сжатой зоны проходит в полке:

M≤R_bb_f’h_f’(h₀-0,5h_f’), R_sA_s=R_bb_f’h_f’, R_sA_s=R_bb_f’x,

M=R_bb_f’x(h₀-0,5x)↔α_mR_bb_f’h₀²,

M=R_sA_s(h₀-0,5x)↔R_sA_sh₀ς. R_s-расчетное сопротивление ар-ры растяжению, A_s-площадь сечения продольной ар-ры, R_b-расчетное сопротивление б. сжатию, A_b- площадь сжатой зоны б., h₀-рабочая высота сечения, x-высота сжатой зоны б., b-ширина сечения, M-изгибающий момент, b_f’ и h_f’-ширина и высота полки таврового сечения в сжатой зоне.

ξ_R=ω/(1+(R_s/σ_sc,u)(1-ω/1,1))-граничная относительная высота сжатой зоны б., ξ=x/h₀-относительная высота сжатой зоны

б., σ_sc,u-предельное напряжение в арматуре сжатой зоны б., ω-характеристика сжатой зоны б.

Билет 17

Внецентренно сжатыми называются элементы, в которых направления сжимающего усилия N не совпадает с осью, проходящей через центр тяжести сечения, а находится на некотором расстоянии от него, называемом экстренситетомПри ξ > ξ_R малые экстр-тах разрушение начинается со стороны сжатой зоны, в отличие от первого случая, где разрушение происходит по принципу Лолейта, с растянутой арматурой А_S. В случае 2 арматура А_S может быть и растянутой и сжатой при этом напряжение в ней δ_S может отличаться от расчетного сопротивления. Величина фактических напряжений δ_S для бетона классов В30 и арматуры А2 и А3 определяется по эмпирической формуле: δ_S = R_S (2(1 – x/h₀) / (1 - ξ_R) – 1), при х = ξ_R h₀ δ_S = R_S, а при х = h₀ δ_S = R_SC, Для случая малых экстренситетов основное условие прочности 1 остается без изменений, а в условии 2 N ≤ R_b bx + R_SC A_SC - δ_S (±A_S ) ,где - растянуто, + сжато.Учет гибкости. Рис. Гибкие элементы под действием момента произвольной продольной силы N прогибаются, начальный экстренситет возрастает, что снижает несущую способность. Расчет таких элементов следует вести по дефор-й схеме с учетом ползучести бетона и наличии трещин в растянутой зоне.

Билет 18

При расчете сжатых элементов всегда учитывается случайный экстренситет, который вызван неоднородностью бетона, отклонением размеров, неточностью приложенной нагрузки и т.д. Его принимают не менее 1/600 l (l – длина участка) Общую длину экстренситета получают: l₀ = l_0N + l₀^сл , l_0N = M / N , l₀^сл – случайный. Характер работы внецентренно сжатых элементов зависит от величины экстренситета. Рис.

При больших экстренситетах работа элемента напоминает работу элемента изгибаемого с двойным армированием. В части сечения расположенной ближе к силе N наблюдается сжатие, а с другой стороны сечения растяжение. В сжатой зоне работают два материала – арматура воспринимает усилие R_SC A_SC, а бетон R_b b_x; в растянутой зоне всё растяжение воспринимает арматура A_S , при этом напряжение в ней может достигать расчетного сопротивления на растяжение R_S. Такое состояние наблюдается, когда х / h₀ = ξ ≤ ξ_R большие экстр-ты. Основное условие прочности для случая больших экстренситетов состоит в том чтобы расчетный изгибающий момент от внешней продольной силы:N_L ≤ R_SCA_SC (h₀ – a’)+R_b b_x (h₀ –0,5x) не превысил изгиб момента, воспринимаемого сжатой арматуры и сжатым бетоном относительно оси, проходящей через центр тяжести растянутой арматуры. Кроме того должно соблюдаться равновесие внешних и внутренних сил на продольную ось элемента. N ≤ R_b bx + R_SC A’_SC - R_S A_S.

Билет 22. Сущность ПН ЖБК,

Современные ЖБК по способу изготовления делятся не 2 группы: 1) обычные жбк не имеющие искусственного напряжения 2) ПН жбк – в которых в процессе изготовления искусственно создается обжатие бетона, достигаемое чаще всего предварительного растяжения арматуры. Цель пн жбк – отдаление образования трещин. Основная идея пн жбк состоит в том что бы создать в процессе изготовления конструкции сжимающее напряжение в той зоне бетона, которые при эксплуатации будет испытывать растяжение. Это создается путем предварительного растяжения арматуры с последующей передачей реактивного усилия на растянутую в эксплуатации зону бетона. Основным недостатком обычных конструкций является раннее появление трещин, т.к. бетон плохо работает на растяжение. Применение в обычных конструкциях высокопрочных материалов нецелесообразно, т.к. их прочность остается недоиспользованной. Однако применение высокопрочных материалов экономически целесообразно. Основным преимуществом и целью пн конструкций является повышение жесткости и трещиностойкости. Повышеная жесткость дает возможность применить большие пролетные жбк. Возможность и целесообразность применения высокопрочных материалов. Как следствие повышается трещиностойкость, большая долговечность, малые эксплуатационные расходы. Недостатки пн жбк: трудоемкость изготовления, появление зон местного сжатия при отпуске натяжения арматуры, требуется усиление в торцах элемента и устройства спец. анкеров.

Билет 23.

Эти напряжения находят как для упругого тела по приведенным геометрическим характеристикам. Сечение считают находящимся под воздействием усилия предварительного обжатия равным сумме усилий во всех напрягаемой и ненапрягаемой арматуре, считая её за внешнюю силу, обжимающую приведенное сечение. Рассматривается сечение любой симметричной формы, имеющей все виды арматуры напрягаемую и ненапрягаемую. Рис. Р = G_SP A_SP + G’_SP A’_SP - G_S A_S – G’_S A’_S , G_SP и G’_SP –напряжения в напрягаемой арматуре для данной стадии, их принимают: а) в стадии обжатия бетона с учетов 1ых потерь. б) в стадии эксплуатации с учетом 1ых и 2ых потерь. G_S и G’_S принимают а) в стадии обжатия ровным потерям от быстронатекающей ползучести. б) в стадии эксплуатации сумме потерь от усадки и ползучести бетона. Таким образом напряжение б бетоне можно определить в упрощенном виде как для упругого тела и линейной эпюре напряжения.

Билет 24

2гр. По пригодности к нормальной эксплуатации, т.е. по деформациям и трещиностойкости. При расчете по деформациям учитывают обратный выгиб. В расчете по трещиностойкости пн жбк в зависимости от требуемой долговечности, условия работы и вида арматуры разделяют на 3 категории трещиностойкости. 1кат. Конструкции к которым предъявляют требования непроницаемости (трубы, резервуары), их рассчитывают на образование трещин от действия расчетных нагрузок в сочетании с пн. В них не допускается образование всех видов трещин. 2кат. Конструкции в которых при действии нормальных нагрузок допускается ограниченное по ширине кратковременное раскрытие нормальных и наклонных трещин, однако такие трещины должны немедленно закрываться при длительной нагрузке. 3 кат. Конструкции в которых при длительных нагрузках допускается ограниченное по ширине длительное раскрытие трещин, а при полной нормативной нагрузке допускается ограниченное по ширине кратковременное раскрытие трещин

Билет 25. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента.

Трещиностойкость сечения будет обеспечена если M_r ≤ M_crc

M_r – момент внешних сил расположенных по одну сторону от сечения относительно оси б параллельной н.о. и проходящей через ядровую точку наиболее удаленную от растянутой зоны трещиностойкость которой проверяется.

Р – равнодействующая внутренних усилий во всех видах арматуры. Р = σ_sp · A_sp + σ_sp¹ · A_sp¹ - σ_s · A_s - σ_s¹ · A_s¹

r = φ_n · W_red/A_red – расстояние от ядровой точки наиболее удаленной от растянутой зоны до центра тяжести приведенного сечения 0,7 ≤ φ_n ≤1

M_crc = R_bt.ser·W_pl ± M_rp

M_rp = P(e_op ± r) – момент усилия Р относительно оси б

W_pl = γ · W – упругопластический момент сопротивления сечения по растянутой зоне

Билет 26. Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси элемента.

Трещиностойкость наклонных сечений проверяют в наиболее опасных сечениях по длине пролета в зависимости от эпюр М и Q и в местах изменения высоты или ширины сечения.

Трещиностойкость на действие главных растягивающих напряжений σ_mt считается обеспеченной если главные сжимающие напряжения σ_mс ≤φ_b4· R_bt.ser то σ_mt ≤ R_bt.ser если σ_mс >φ_b4· R_bt.ser то σ_mt ≤ R_bt.ser / (1-γ _b4) · (1- σ_mс/ R_bt.ser)φ_b4 = 0,8 – α В но не более 0,5 σ_х =M/I_red ·y + σ_bp y – расстояние от рассматриваемого волокна до центра тяжести приведенного сеченияI_red – момент инерции приведенного сечения

σ_spω – напряжения в напрягаемых стержнях А_spωσ_spinc – напряжения в напрягаемых отгибах А_spincΘ – угол между отгибом и продольной осью в рассматриваемом сеченииτ_xy = Q · S_red / I_red · b – касательные напряжения в бетоне Q – поперечная сила

Билет 1. Особенности работы ЖБК под нагрузкой. Краткий исторический очерк и перспективы развития ЖБК, Классификация ЖБК.

Кратковременные нагрузки вызывают упругие деформации, которые снижаются после снятия нагрузки. При длительной нагрузке развивается ползучесть. Так как бетон является упругопластическим материалом обведение арматуры не устраняет этих особенностей, то теория сопротивления упругих материалов для ж/б не пригодна. Упругопластические свойства бетона(ползучесть, усадка, наличие трещин в усадочной зоне) существенно влияют на напряженное состояние. В 50х годах разработаны методы расчета на эксперименте. Цель расчета – гарантия требуемых качеств при минимальном расходе материала. Сначала производят статический расчет конструкции методом строительной механики, а затем по найденным внутренним усилиям производят расчет конструирования ЖБК. Опыты над изгибаемыми ЖБК привел к появлению 3х методов расчета: 1) по допускаемым напряжениям; 2) по разрушающим усилиям; 3) по предельным состояниям. В основу всех 3х методов положены экспериментальные испытание напряженного состояния при изгибе ЖБК.