Анкеровка арматуры в бетоне. Длина анкеровки и факторы, влияющие на ее величину.

В железобетонных конструкциях закрепление концов арматуры в бетоне — анкеровка — достигается запуском арматуры за рассматриваемое сечение на длину зоны передачи усилий с арматуры на бетон (обусловленную сцеплением арматуры с бетоном), а также с помощью анкерных устройств. Длина анкеровки определяется по формуле:

l_b – базовая длина анкеровки, увеличивается с ростом расчетного сопротивления арматуры и диаметра стержня;

А_{s, red} – площадь, требуемая по расчету;

А_{s, prov} – площадь, принятая фактически;

α ₁ - α ₄ – опытные коэффициенты:

α ₁ – учитывает влияние защитного слоя бетона;

α ₂ – учитывает влияние поперечной арматуры;

α ₃ – учитывает влияние поперечной арматуры, привариваемой к анкеруемой;

α ₄ – учитывает наличие поперечного давления.

24. Сущность п/н. Достоинства и недостатки п/н конструкций. Классификация методов п/н.

Предварительно напряженные конструкции – такие ж/б конструкции, в которых предварительно, т.е. в процессе изготовления искусственно создается, в соответствии с расчетом, начальное напряжение в частях или во всей рабочей арматуре и выполнено обжатие всей конструкции или ее части.

Достоинства п/н:

- уменьшается расход стали до 50% по сравнению с обычными конструкциями;

- отдаляется момент образования трещин в растянутых зонах конструкций;

- ограничивается ширина их раскрытия;

- увеличивается жесткость, уменьшается гибкость конструкции;

- повышается устойчивость сжатых элементов;

- увеличив. выносливость конструкций при работе со знакопеременной нагрузкой;

- увеличивается срок службы конструкций в агрессивных средах;

- расширяется область применения ж/б конструкций.

Недостатки п/н:

- большая трудоемкость изготовления;

- усложнение конструкции опалубки;

- опасность разрушения растянутой зоны бетона в момент обжатия;

- опасность проскальзывания арматуры и ее обрыв;

- снижается огнестойкость.

Методы и способы создания п/н:

1) натяжение арматуры на упоры (арматурный стержень заводят за упор и выполняют его растяжение)

2) натяжение на бетон (выполняется конструкция, а внутри устраиваются каналы, в них заводится арматура).

3) самонапрягаемые, сборно-монолитные с обетонир. п/н элементами

25. Способы натяжения арматуры. Величина усилия п/н в напрягаемой арматуре.

В зависимости от технологических особенностей напряжение в арматуре различают следующие способы натяжения:

1. механический – необходимое удлинение арматуры получается вытяжкой арматурного элемента натяжными механизмами (домкрат);

2. электротермический – необходимое относительное удлинение арматуры получают эл.нагревом арматуры до температуры 550 ⁰С с последующей фиксацией ее в упорах;

3. электромеханический – 20..30% усилия создает механическое натяжение, а остальное электротермическое натяжение;

4. физико-механическое – натяжение арматуры создается за счет энергии расширения напрягаемого бетона в процессе твердения.

Назначение величины п/н:

f_pk = 0, 8 – для канатов,

=0, 9 – для стержневой арматуры.

σ _{0, max} – начальное контролируемое напряжение.

р – максимально допустимое, отклонение значения предварительного напряжения, вызванное различными технологическими причинами:

- при механическом способе натяжения;

- при электротермическом растяжении между упорами, где l – расстояние между упорами.

При назначении величины п/н арматуры руководствуются заданием такого натяжения арматуры, которое бы приводило к оптимальному напряженному состоянию арматуры и бетона в конструкции к ее работе в эксплуатационной стадии, чтобы под действием усилия обжатия и внешних нагрузок напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры были бы =0.

26. Потери п/н. Ограничения напряжений в бетоне от обжатия.

Сжимающие напряжения в бетоне в момент передачи усилия обжатия не должны превышать следующие значения:

- на упоры (при осевом приложении усилий натяжения на

упоры)

(при внецентренном приложении усилия натяжения

на упоры);

- на бетон (при осевом приложении усилий натяжения на бетон)

при внецентренном приложении усилия натяжения

на бетон).

Средняя прочность бетона в момент обжатия:

Потери предварительного напряжения делятся на:

- технологические

P_mt – усилие с учетом всех потерь

- на упоры

P_mo – усилие в момент отпуска арматуры

- на бетон

Δ p_sp - усилие от сжатия бетона под напряжением кольцевой арматуры

Δ p_ob – усилие от обжатия стыков

-эксплуатационные

P_mt – усилие возникающее с течением времени

А_р – площадь напрягаемой арматуры

27-28.Три стадии напряжённо-деформированного состояния и характер разрушения обычных изгибаемых элементов.

Стадия 1 напряженно-деформированного состояния сечения характеризует сопротивление железобетонного элемента, работающего без трещин. При этом удобно рассматривать два проме­жуточных состояния (стадия 1а и 1б) сечения в зависимости от величины относительных дефор­маций его наиболее растянутой грани.

Стадия 1а имеет место на начальных этапах нагружения, когда величина изгибающего мо­мента в зоне чистого изгиба невелика, бетон как в сжатой, так и в растянутой зонах сечения работает в области упругих деформаций (т.е. наблюдается линейная зависимость между напряжениями и от­носительными деформациями

Стадия 1Б: при приближении к предельным деформациям на растяжение на ступает стадия 1Б, предшествуящая образованию норм. Трещин в растянутой зоне сечения.

Стадия 1 считается завершенной, когда при достижении бетоном на наиболее растянутой грани сечения предельных деформаций е_си образуются трещины и происходит перераспределение внутренних усилий между арматурой и бетоном.

Таким образом характерными чертами стадии 1 напряженно-деформированного состояния сечения являются:

-отсутствие трещин в растянутой зоне сечения;

-линейное распределение относительных деформаций по высоте сечения, т.е. практически стро­гое выполнение гипотезы плоских сечений до момента появления трещин;

-совместная работа арматуры и окружающего ее бетона без нарушения сцепления.

Стадия 2 характеризует сопротивление сечения железобетонной конструкции, имеющей трещины. В сечении с трещиной нейтральная ось смещается по направлению к наиболее сжатой грани, уменьшая высоту сжатой зоны.

Для стадии 2 характерными признаками являются:

-в растянутой зоне сечения развиваются трещины, имеющие ширину раскрытия, зависящую от уровня нагружения конструкции.

-относительные продольные деформации и напряжения в бетоне и арматуре по длине элемента распределены неравномерно. В сечении с трещиной растягивающие усилия в основном воспри­нимает арматура, а на участке между трещинами - совместно бетон и арматура.

-гипотеза плоских сечений остается справедливой для некоторого среднего сечения по длине зоны чистого изгиба.

Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к переходу испытываемой балки в стадию 3. харак­теризующую наступление в сечении предельного состояния по прочности — разрушения. При этом возможны два случая разрушения железобетонного элемента по сечению, нормальному к продоль­ной оси балки.

В первом случае относительные деформации растянутой арматуры достигают предельных значений соответствующих напряжениям, равным физическому или условному пределу текуче­сти. При этом относительные деформации бетона наиболее сжатой грани се­чения к этому моменту не достигают предельных значений.

Во втором случае относительные деформации сжатого бетона достигают предельных значе­ний, ранее, чем растянутая арматура достигает относительных дефор­маций, соответствующих физическому или условному пределу текучести. Разрушение сечения по сжатому бетону происходит хрупко с раздроблением бетона сжатой зоны.

Таким образом, характеризуя стадию 3 напряженно-деформированного состояния следует подчеркнуть:

1) Данная стадия определяет предельное состояние сечения по прочности.

2) Для среднего сечения по длине элемента с определенным допущением выполняется гипотеза плоских сечений.

3) По длине пролета рассмотренной железобетонной балки одновременно при одном уровне на­гружения имеют место все рассмотренные стадии напряженно-деформированного состояния

29. Общие требования предъявляемые к ж/б конструкциям

Бетонные и ж/б конструкции должны удовлетворять требованиям:

1) По безопасности

2) По пригодности к нормальной эксплуатации

3) По долговечности

4) По технологичности

5) По экономичности

Качество необходимо назначать с определённой степенью надёжности по безопасности: не должно происходить разрушение любого характера при самых неблагоприятных сочетаниях воздействий.

По пригодности к нормальной эксплуатации

Образование и чрезмерное раскрытие трещин или возникновение колебаний и деформаций препятствует нормальной работе конструкции.

По долговечности

Требования безопасности и нормальной эксплуатации в течении установленного периода эксплуатации при длительном воздействии нагрузки, неблагоприятных технологических, климатических, агрессивных воздействий.

По технологичности

Соответствие требованиям действующих стандартов и технологических регламентов по изготовлению и монтажу конструкций.

По экономичности

Обеспечение всех выше перечисленных требований с минимальными затратами

Для обеспечения всех требований нужно соблюдать требования по качеству материалов, требования к расчёту и конструированию, к монтажу конструкций и т.д.

Надёжность конструкции должны обеспечиваться соответствующим выбором материала и конструктивных систем, поверочными расчётами, дополнительными конструктивными требованиями и контролем, выполняющимся при возведении здания.

30. Развитие методов расчёта сечений. Краткая характеристика методов расчёта

Согласно положениям норм проектирования расчет железобетонных конструкций по прочности сечений нормальных к продольной оси при действии изгибающих моментов и продоль­ных сил может выполняться с использованием нескольких методов.

Расчеты конструкций на действие изгибающих моментов и продольных сил (сжимающих и растягивающих), по несущей способности (прочности) при любой форме поперечных сечений, любом расположении арматуры в пределах сечения и произвольной системе усилий, вызванных внешними воздействиями, следует производить на основе общей деформационной расчетной мо­дели сечений, нормальных к продольной оси конструкции.

Классификация методов расчета железобетонных элементов по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента, при действии изгибающих моментов и продольных сил