цьому напруги в арматурі не перевищують 250 ... 300 МПа. Розрахунковий опір високоміцної арматури може досягати 1000 МПа і більше, тому їй чудові характеристики міцності можливості в конструкціях без попереднього напруження будуть недовикористані.
Чому в елементах з високоміцної арматурою необхідно застосовувати бетон вищих класів. Високоміцна арматура використовується в попередньо напружених конструкціях. Підвищення класу бетону в зв'язку з використанням високоміцної арматури викликано необхідністю або забезпечити необхідну міцність перетинів при стисненні, або зменшити втрати напружень в напруженій арматурі. Для цього необхідно підвищити передавальну міцність бетону Rbp, а разом з нею - і клас бетону.
Чому арматура періодичного профілю є більш ефективною. Періодичний профіль арматури застосовується з метою поліпшення її зчеплення з бетоном, яке зростає в 2 ... 3 рази. Використання промасленим, брудної або іржавою арматури погіршує зчеплення. Надійне зчеплення арматури з бетоном забезпечує спільність їх деформацій. Погіршення зчеплення приводь до зростання прогинів і ширини розкриття тріщин, а порушення зчеплення - до руйнування конструкцій.
Чому зі збільшенням діаметра арматури збільшується ширина розкриття тріщин в конструкціях. При збільшенні діаметра арматури в 2 рази площу перетину збільшується в 22 = 4 рази, зусилля в ній також зростає в 4 рази, а периметр збільшується тільки в 2 рази. Таким чином, збільшення контакту арматури з бетоном відстає від зростання зусилля, тому при однакових напругах в арматурі зі збільшенням діаметра погіршується зчеплення і зростає розкриття тріщин.
Основні положення розрахунку залізобетонних конструкцій.
З 1955 р в нашій країні розрахунок будівельних конструкцій проводиться за методом граничних станів. Мета розрахунку - не допустити настання граничних станів при експлуатації і зведенні будівель і споруд.
Під граничним станом конструкції розуміють таке її стан, при якому вона перестає задовольняти пропонованим до неї вимогам безпеки або експлуатаційної придатності.
Розрізняють 2 групи граничних станів:
1-я група: за втратою несучої здатності. тобто повної непридатності конструкції до експлуатації.
2-я група: по непридатності до нормальної експлуатації. тобто експлуатації, яка здійснюється відповідно до передбачених технологічними або побутовими умовами. Ці граничні стани ускладнюють експлуатацію, принципово не виключаючи її можливості.
Для залізобетонних конструкцій зазвичай проводять розрахунки:
по 1-й групі граничних станів - на міцність:
по нормальному перерізу (підбір поздовжньої арматури);
по похилому перерізі (підбір поперечної арматури).
по 2-й групі граничних станів:
на утворення тріщин;
по розкриттю тріщин;
за деформаціями (прогинами).
У даній роботі ми обмежуємося розрахунком по 1-й групі граничних станів. У загальному вигляді умова розрахунку виглядає наступним чином:
S ≤ R або ψ = R - S ≥ 0,
S - сумарна розрахункове навантаження на конструкцію;
R - несуча здатність конструкції;
ψ - резерв (запас) міцності конструкції.
Що таке несуча здатність конструкції. У якісному відношенні - це здатність конструкції сприймати навантаження. У кількісному відношенні - це максимальна величина навантаження, яке може витримати конструкція.
Розрахунок елементів, що згинаються по несучої здатності.
Що таке гранична відносна висота стиснутої зони бетону. У перетині залізобетонного елемента, що знаходиться під навантаженням, є стисла і розтягнута зони. При розрахунку по міцності вважається, що зусилля в стислій зоні сприймаються бетоном, а в розтягнутій - поздовжньою арматурою (рис. П-3).
Висота стиснутої зони бетону позначається "x". Відносною висотою стиснутої зони ξ є ставлення її фактичної висоти x до робочої висоті перетину h0:
Мал. П-3. Схема зусиль у нормальному перерізі згинаного елемента при розрахунку по міцності.
Експериментально встановлено, що якщо в граничному стані (тобто перед руйнуванням) висота стиснутої зони виявиться менше деякого граничного значення xR, то руйнування починається з наступу розрахункового опору (фізичного або умовної межі текучості) в арматурі і закінчується після роздроблення стиснутого бетону. Таке руйнування відбувається плавно, поступово.
Якщо висота стиснутої зони x> xR, то руйнування починається з роздроблення бетону, має крихкий характер і відбувається раптово. Напруження в арматурі при цьому не досягають розрахункового опору, тобто міцність арматури недовикористовується.
Елементи, для яких характерне таке руйнування, називаються переармірованнимі. Їх використання неекономічно і небезпечно. Тому такі елементи в будівництві, як правило, не застосовуються.
При x = xR наступ плинності в арматурі і роздроблення стиснутого бетону відбуваються одночасно.
Для порівняння граничної висоти стиснутої зони у різних перетинів користуються поняттям відносної граничної висоти:
При проектуванні залізобетонних елементів потрібно, щоб виконувалася умова: ξ ≤ ξR. Для цього випадку справедливі всі основні розрахункові формули для підбору арматури і визначення несучої спроможності перетину.
Чи завжди підвищення площі розтягнутої арматури призводить до підвищення несучої спроможності перетину згинаного елемента. При ξ ≤ ξR збільшення кількості поздовжньої арматури призводить до підвищення несучої спроможності перетину, але одночасно збільшує висоту стиснутої зони в граничному стані. У міру наближення відносної висоти стиснутої зони до свого граничного значення ξR підвищення несучої здатності стає менш інтенсивним, і припиняється зовсім при ξ = ξR.
Як впливає міцність бетону на несучу здатність нормального перетину згинаного елемента. Міцність бетону впливає несуттєво, як це здається на перший погляд. При збереженні армування незмінним зі збільшенням міцності бетону Rb пропорційно зменшується висота стиснутої зони х. Це призводить до збільшення плеча внутрішньої пари сил (zb = h0 - 0,5x), яке росте набагато повільніше, ніж зменшується х. Тому підвищення класу бетону слабо збільшує міцність перетину.
Яке поперечний переріз згинаного елемента є більш раціональним: прямокутне або Таврове. Більш раціональним є Таврове перетин, якщо його полку розташована в стислій зоні. Такий тип перетину дозволяє при збереженні тієї ж несучої здатності скоротити витрату бетону, прибравши його зайву частину з розтягнутої зони. Однак в тавровому перерізі може спостерігатися більш раннє освіту і більш значне розкриття нормальних тріщин, ніж в равнопрочность прямокутному перетині тієї ж висоти. Якщо ж полку таврового перетину знаходиться в розтягнутій зоні. то таке перетин розраховують на міцність як прямокутне шириною, рівній ширині стінки (ребра). Більш нераціональне перетин важко придумати, однак і такі перетину іноді бувають корисними (наприклад, в ригелях перекриттів). Наявність полиць в розтягнутій (нижній) зоні дозволяє спирати на них панелі перекриттів, що призводить до зменшення висоти перекриття.
Деякі питання та завдання на захист.
Розмістіть арматуру в однопрогоновою вільно обпертих балці (Рис.)
З якого умови визначається площа перерізу поздовжньої робочої арматури в зігнутих елементів. З умови міцності при дії згинального моменту в небезпечному нормальному перетині.
Чому біля опор балочних конструкцій крок поперечної арматури зменшується. Поперечна арматура сприймає вплив поперечних зусиль, які зростають у міру наближення до опор.
Розмістіть арматуру в двопрогінній нерозрізний балки (Рис.)
Чому в перерізі над середньої опорою арматура розташовується вгорі. За епюрі згинальних моментів видно, що в цьому перерізі розтягнення виникає у верхній зоні.
Як визначити перетин, в якому верхня поздовжня арматура не потрібно за розрахунком. Необхідно порівняти несучу спроможність перетину без верхньої робочої арматури із зусиллям від зовнішнього навантаження.
Розмістіть арматуру в консольної плити (Рис.)
Чи можна консольную плиту посилювати підкосом. Можна тільки в тому випадку, якщо вона має надійне верхнє і нижнє армування, і її міцність перевірена розрахунком.
Чи можна в плиті перекриття самостійно влаштувати люк на сусідній поверх. (?)
Якщо після влаштування такого люка плита перекриття не обрушилася, то чим це можна пояснити. Фактично діюча навантаження на конструкцію буває, як правило, менше свого розрахункового значення, що використовується при розрахунку по міцності. З іншого боку, міцності бетону і арматури в більшості випадків перевищують свої розрахункові значення. Тому умова міцності виконується і руйнування конструкції навіть при наявності отвору, не передбаченого проектом, не відбувається.