Тема 3.4. Основы теории расчета железобетонных конструкций

Теория сопротивления железобетона.

Значение экспериментальных исследований. Стадии напряженно - деформированного состояния (Н.Д.С.) при изгибе.

Два случая работы сечения в стадии разрушения: разрушения по растянутой зоне (слу­чаи I) и разрушение по сжатой зоне (случай Я).

Особенности расчета железобетонных конструкций по двум группам предельных со­стоянии. Цели расчета.

При изучении материала этой темы следует обратить внимание на характер рабо­ты изгибаемого элемента под нагрузкой. Такой элемент, загружаемый постепенно воз­растающей нагрузкой, испытывает в нормальных сечениях три характерные стадии на­пряженно - деформированного состояния. Эти стадии определяют основные расчетные предпосылки. В стадии 1а напряжение в растянутой, зоне элемента достигает предела прочности бетона на растяжение и эта стадия принята за основную при расчете на трещиностойкость.

В стадии 2-ой растянутый бетон выключается из работы и растягивающие усилия воспринимаются арматурой. Это состояние положено в основу расчета по деформаци­ям.

А в основу расчета по несущей способности положена 3-я стадия напряженного состояния. При этом возможны два случая расчета изгибаемых элементов.

В результате изучения темы студент должен

знать:о стадиях напряженно - деформированного состояния железобетонных конст­рукций; о двух случаях расчета сечений железобетонных конструкций в стадии разрушения; об особенностях расчета железобетонных конструкций по первой и второй группам пре­дельных состояний.

Вопросы для самопроверки

1. Характер разрушения железобетонного нормально армированного изгибаемого элемента

2. Фактическая и расчетная эпюры нормальных напряжений в конце 3-ей стадии напряженно деформированного состояния.

3. Какие расчеты выполняются на основе 2-ой стадии?

Тема 3.5. Изгибаемые элементы

Конструирование изгибаемых элементов. Виды изгибаемых элементов. Область применения. Плиты. Определение. Классификация. Назначение размеров плит. Назначение расчетных схем плит. Правила армирования плит (сборных, монолитных: баночных и опертых по контуру)

Балки. Определение. Классификация.

Правила конструирования балок (виды поперечных сечений, назначение размеров по­перечного сечения., размещение продольной и поперечной арматуры в поперечном сечении и по длине балок, постановка дополнительной продольной арматуры по боковым граням ба­лок).

Назначение расчетных схем балок и определение расчетных пролетов.

Примеры армирования однопролетных и многопролетных балок и плит сварными и вя­заными арматурными изделиями.

Расчет прочности изгибаемых элементов по нормальным сечениям.

Прямоугольное сечение с одиночной арматурой. Схема усилий, эпюры напряжений в поперечном сечении, Расчетные формулы.

Относительная и граничная относительная высота сжатой зоны бетона

Коэффициент и процент армирования.

Рекомендуемые проценты армирования плит и балок. Минимальный процент армиро­вания изгибаемых элементов.

Блок-схема расчета прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой.

Блок-схема определения несущей способности прямоугольных сечений с одиночной арматурой.

Понятие о прямоугольном сечении с двойной арматурой.

Тавровые сечения. Область применения. Расчетные сечения. Два случая расчета тавро­вых сечений в зависимости от положения нижней границы сжатой зоны (Н. Г. С. 3.).

Схемы усилий и эпюры напряжений в поперечных сечениях (при I и П случаях). Рас­четные формулы.

Блок-схема расчета продольной рабочей арматуры в тавровом сечении по I и II случа­ям.

Блок-схема расчета по определению несущей способности таврового сечения по I и II случаям.

Расчет прочности изгибаемых элементов по наклонным сечениям.

Расчетные схемы наклонного сечения.

Расчет по наклонной трещине и по наклонной полосе между наклонными трещинами.

Условия, определяющие необходимость расчета по поперечной силе.

Конструктивные требования к армированию изгибаемых элементов поперечными стержнями (хомутами) и отогнутыми стержнями.

Методические указания

При изучении этой темы необходимо понять методику получения расчетных фор­мул, исходя из условия равновесия всех внутренних и внешних сил, участвующих в сечении изгибаемого элемента в момент достижения им расчетного предельного со­стояния. Надо научиться подбирать арматуру по заданным усилиям и проверять проч­ность сечения с помощью табличных коэффициентов и уравнений, полученных из ус­ловия равновесия нормального сечения. В тавровых сечениях следует обратить внима­ние на особенность расчетов в зависимости от того, где проходит контрольная ось: в полке или ребре поперечного сечения Обратить внимание на два случая расчетного нормального сечения в зависимости от процента армирования растянутой зоны.

При рассмотрении работы наклонных сечений на действие поперечной силы нау­читься правильно делать вывод о необходимости установки поперечной арматуры по расчету и выполнять этот расчет, пользуясь блок-схемой.

В результате изучения темы студент должен:

знать:виды и область применения изгибаемых железобетонных элементов; о работе изгибаемых железобетонных элементов под нагрузкой; о назначении размеров поперечных сечений плит и балок; правила конструирования (армирования) плит и балок; минимальный процент армирования изгибаемых элементов; рекомендуемые проценты армирования плит и балок;

уметь:назначить расчетную схему несложного изгибаемого элемента и определить величину его расчетного продета; определить необходимую площадь поперечного сечения продольной рабочей арматуры (для прямоугольных и тавровых сечений) с использованием блок-схемы расчета и нормативно-справочной литературы и законструировать железобетон­ный изгибаемый элемент (подобрать количество и диаметр продольной рабочей арматуры, диаметр поперечной арматуры и ее шаг , исходя из конструктивных

соображений, диаметр конструктивной арматуры , назначить защитные слои бетона); проверить прочность изги­баемого железобетонного элемента (прямоугольного и таврового сечений) при наличии чер­тежа изделия с использованием блок-схемы расчета и нормативно-справочной литературы.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите два случая расчета изгибаемых железобетонных элементов по нор­мальным сечениям.

2. Составьте схему усилий в нормальном сечении с двойным армированием

3. Что такое рабочая высота сечения?

4. Назовите процент армирования нормального сечения: минимальный, опти­мальный, максимальный.

5. Что такое относительная высота сжатой зоны бетона?

6. Какие значения сопротивлений бетона и арматуры принимаются для расчета?

7. Особенности расчета тавровых и двутавровых сечений.

8. Основные правила конструирования поперечного сечения балок.

9. Как установить поперечную арматуру по конструктивным соображениям, если арматурные изделия сварные и элемент выполнен без предварительного на­пряжения.

10. Назначение поперечной арматуры. Рекомендуемые классы.