Шпаргалки, ответы на вопросы - ЖБ (железобетонные) конструкции

Шпаргалки, ответы на вопросы - ЖБ (железобетонные) конструкции.

п»ї Рассмотрены вопросы: 1. Сопротивление железобетонного элемента раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента. Средние деформации растянутой арматуры. 2. Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси. 3. Предельно допустимые значения ширины раскрытия трещин В миллиметрах 4. Предельно допустимые прогибы, факторы их определяющие. 5. Кривизна оси и жесткость железобетонных (далее Ж/Б) элементов без трещин. 6. Кривизна оси и жесткость ж/б элементов с трещинами. Расчет прогибов элементов с трещинами 7. Виды одноэтажных промышленных зданий. Конструктивные схемы одноэтажных промышленных зданий. Поперечные и продольные рамы. 8. Компоновка конструктивной схемы одноэтажных промышленных зданий (выбор сетки колонн и внутренних габаритов здания, компоновка покрытия, разбивка здания на температурные блоки). 9. Обеспечение пространственной жесткости каркаса одноэтажного промышленного здания (в поперечном и продольном направлении, отдельных элементов каркаса). Вертикальные и горизонтальные связи. 10. Виды нагрузок на одноэтажные промышленные здания. Особенности определения ветровой и крановой нагрузок. 11. Порядок статического расчета поперечной рамы одноэтажного промышленного здания: 12. Расчетные сочетания усилий для колонн одноэтажных промышленных зданий. 13. Расчет и конструирование колонн одноэтажных промышленных зданий. 14. Особенности расчета и конструирование двухветвевых колонн одноэтажных промышленных зданий. 15. Типы железобетонных плит покрытий одноэтажных промышленных зданий. 16. Типы железобетонных стропильных балок (конструирование, расчет, технико-экономический анализ). 17. Особенности расчета и конструирования двускатных железобетонных стропильных балок (определение наиболее нагруженного сечения, расчет и конструирование опорного и конькового узлов). 18. ЖБ стропильные фермы 19. Особенности расчета и конструирования узлов железобетонных стропильных ферм. 20. Железобетонные стропильные арки (типы, конструирование, расчёт, технико-экономические показатели). Выбор очертания оси арки, затяжки и их предварительное напряжение. 21. Железобетонные подстропильные конструкции (типы, конструирование, расчет, технико-экономический анализ, учет условий изготовления и монтажа). 22. Подкрановые балки (типы, особенности расчета и конструирования) 23. Внецентренно нагруженные фундаменты под колонны одноэтажных промышленных зданий. 24. Классификация ж/б фундаментов. 25. Определение размеров подошвы отдельно стоящих фундаментов 26. Расчёт и конструирование армирования подошвы отдельно стоящих фундаментов 27. Конструкции и расчет ленточных фундаментов 28. Расчет и конструирование плитных фундаментов. 29. Расчёт элементов на смятие. 30. Расчет на смятие элементов с косвенным армированием. 31. Расчет железобетонных элементов на продавливание. 32. Расчет ж/б элементов на отрыв. 33. Виды ж/б элементов, подверженных действию кручения, и особенности их конструирования. Классификация методов расчета ж/б элементов при действии крутящих моментов. 34. Расчет ж/б элементов прямоугольного сечения на действие крутящих моментов по расчетной модели пространственного сечения. 35. Виды динамических нагрузок. Цель и задачи динамического расчета. 36. Особенности расчета жбк, подверженных динамическим воздействиям, по несущей способности. 37. Расчет жбк на усталость (выносливость.

1. Сопротивление железобетонного элемента раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента. Средние деформации растянутой арматуры. Трещиностойкойсть - ж.б. конструкций –способность железобетонных конструкций сопротивляться образованию и раскрытию трещин. Сопротивление образованию трещин центрально-растянутых элементов. Расчет по образованию трещин заключается в проверке условия, что трещины в сечениях,нормальных к продольной оси не образуются,если N N _crc Продольное усилие N _crc определяют по напряжениям,возникающим в материалах перед образованием трещин. N _crc=R_(bt,ser) (A+2 A_s)+P Где A –площадь сечения элемента;Без предварительного обжатия P= s•As Расчет по образованию трещин ,нормальных к продольной оси. Расчет по образованию трещин заключается в проверке условияя,что трещины в сечениях,нормальных к продольной оси не образуются,если момент внешних сил M не превосходит момента внутренних усилий в сечении перед образованием трещин M _crc M M _crc M=N*c_1,где c_1- расстояние от внешних продольной силы N до той же оси.относительно которой берется момент внутренних усилий. Срдение деформации растянутой арматуры.

Диаграмма деформирования арматуры для центрально растянутого ж.б. элемента _0= _1 _2* _ _0-начальная разность относительных деформаций. -зависит от профиля арматуры. = _0*( _sr^II)/( _s^II ) -разность в относительных деформациях арматуры. _sm= _s/E_s [1- _1 _2 (( _sr^II)/( _s^II ))^2] _sr- напряжения в арматуре для сечения с трещиной ,вызванные усилием трещинообразования. _s-напряжения в арматуре для сечения с трещиной от расчетных усилий N_(sd ) либо M_sd _sm- средние относительные деформации растянутой арматуры. 2. Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси. Предпосылки и допущения: 1) В общем случае ширина раскрытия трещин принимается равной средним деформациям про-дольной растянутой арматуры на участке между трещинами, умноженным на среднее расстояние между трещинами. 2) Среднее расстояние между трещинами следует определять из условия, по которому разность усилий в растянутой арматуре в сечении с трещиной и в сечении по середине участка между трещи-нами уравновешиваются силами сцепления арматуры с бетоном. При этом разность усилий в арматуре на этом участке принимается равной усилию, воспринимаемому растянутым бетоном перед образованием трещин. В районе образовавшейся трещины наблюдается релаксация напряжений в бетоне. 3) Деформации растянутой арматуры в сечении с трещиной определяются в общем случае из системы расчетных уравнений деформационной модели железобетонных конструкций по заданным значениям изгибающих моментов и продольных сил от соответствующей комбинации нагрузок. 4) Деформации растянутой арматуры допускается определять из упругого расчета сечения с трещиной, принимая условно упругую работу бетона с приведенным модулем упругости и упругую работу арматуры со своим модулем упругости. 5) Для изгибаемых элементов прямоугольного, таврового и двутаврового сечений с арматурой, сосредоточенной у растянутой и сжатой граней элемента, определение деформаций растянутой арматуры в сечении с трещиной допускается производить по упрощенной схеме, рассматривая железобетонный элемент в виде сжатого пояса бетона и растянутого пояса арматуры с равномерным распределением напряжений по высоте сжатого и растянутого поясов. С учетом принятых предпосылок расчетная ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, согласно определяется по формуле: wk= srm sm где wk -расчетная ширина раскрытия трещин; srm– среднее расстояние между трещинами; sm - средние относительные деформации арматуры, определяемые при соответствующей комбинации нагрузок; - коэффициент, учитывающий отношение расчетной ширины раскрытия трещин к сред-ней. Значение средних относительных деформаций растянутой арматуры sm следует определять: sm= s(1- 1 2( sr/ s)2) (2.1) где s =M/(zAsEs) - относительные деформация растянутой арматуры в сечении с трещиной, определяемая в общем случае из решения расчетной системы уравнений деформационной модели при действии изгибающих моментов и продольной силы; s - напряжения в растянутой арматуре, рассчитанные для сечения с трещиной, от усилий, вызванных расчетной комбинацией нагрузок; sr - напряжения в растянутой арматуре, рассчитанные для сечения с трещиной, от усилий, при которых образуются трещины; 1 - коэффициент, зависящий от условий сцепления арматуры с бетоном; 2 - коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки; Как было показано ранее в формуле(2.1), вместо отношения sr/ s допускается принимать: -при осевом растяжении Ncr/Nsd; -при изгибе Mcr/Msd. 3. Предельно допустимые значения ширины раскрытия трещин Класс по условиям эксплуатации Железобетонные элементы Предварительно напряженные элементы Практически постоянное сочетание нагрузок Частое сочетание нагрузок.

Х0, ХС1 0,4 0,2 ХС2, ХС3, ХС4 0,3 0,2* XA1,XA2,XD1,XD2 По ТКП 45-2.01-111-2008 Не допускается * Для этих классов по условиям эксплуатации при действии практически постоянного сочетания нагрузок должно выпол¬няться условие декомпрессии (отсутствие растягивающих напряжений в бетоне на уровне напрягаемой арматуры).» В миллиметрах Класс арматуры Wk,lim, мм ХА1 ХА2 ХА3 S240, S400 (кроме термо-механически упрочненных) 0,25/0,20 0,25/0,15* 0,15/0,10.

S500 (кроме термомех. упр.) 0,25/0,20 0,15/0,10* 0,10/0,05 S400, S500 (термомех. упр.) 0,25/0,20 0,10/0,05*,** Не допускаются *- в случае если ХА2 определяется только во влажном режиме и при наличии СО2, то Wk,lim допускается принимать как для класса ХА1. **-при наличии агрессивных сред содержащих хлор, азотно кислые соли, хлористый водород, сероводород-раскрытие трещин не допускается. В числителе – при частом сочетании нагрузок. В знаменателе – при практически постоянном сочетании нагрузок.

4. Предельно допустимые прогибы, факторы их определяющие. ak=1 wu=1+kfkefffctd/fcd(Ac1/Ac0-1)^(1/2)=14, для для мелкозернистого ku=12,5; kf - принимается по таблице; u,max - предельное значение коэффициента повышения прочности бетона при смятии, принимаемое по таблице; Ac0 - площадь смятия; Ac1 - площадь распределения, симметричная относительно центра площади смятия. При действии на плоскость элемента более одной местной нагрузки следует определять для каждой из них площади распределения отдельно. Если в этом случае площади распределения накладываются, следует вводимые в расчет площади распределения ограничить так, чтобы они взаимно не накладывались. Если на элемент, подвергнутый действию местной сжимающей нагрузки, действуют другие нагрузки, вызывающие появление в бетоне растягивающих напряжений, следует армировать элемент поперечными сетками. Расчет бетонных элементов по прочности на смятие Прочность бетонного элемента, подвергнутого действию местной сжимающей нагрузки, следует проверять из условия Nsd=3/4 здесь u,min, u,max - соответственно минимальные и максимальные напряжения сжатия. 30. Расчет на смятие элементов с косвенным армированием. При косвенном армировании элементов из тяжелого бетона сварными поперечными сетками прочность сечения, подвергнутого действию местной нагрузки, следует проверять по формуле NSd fcud,eff Ac0, где NSd - равнодействующая расчетных усилий, действующих на поверхность смятия Ac0; fcud,eff - приведенное расчетное сопротивление бетона при местном сжатии, определяемое по формуле fcud,eff= fcud+ 0 xy fyd,xy s здесь fcud - расчетное сопротивление армированного элемента местному смятию; xy - коэффициент армирования, определяемый по формуле.

nx, Asx, lx - соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержня сетки(считая в крайних осях стержней) в одном направлении; nx, Asx, lx - то же в другом направлении; Aeff - площадь бетона, заключенного внутри контура сеток; sn - расстояние между сетками; 0 - коэффициент косвенного армирования, определяемый по формуле 0=1/(0,23+ ) = xyfyd,xy/( fcd+10) s -коэффициент, учитывающий влияние косвенного армирования в зоне местного сжатия. s=4,5-3,5Ас0/Аeff Aeff - площадь бетона, заключенного внутри контура сеток косвенного армирования, считая по их крайним стержням, и расположенного в пределах площади распределения Ac1. Если контур площади смятия выходит за пределы контура сеток косвенного армирования при определении площади смятия Ac0 и площади распределения Ac1 учитывается только площадь бетона внутри контура сеток. Площади сечения стержней сетки на единицу длины в одном и другом направлении не должны различаться более чем в 1,5 раза, а шаг стержней сетки не должен превышать 100 мм и 1/4 меньшей стороны сечения. 31. Расчет железобетонных элементов на продавливание. Продавливание(местный срез) железобетонных конструкций является результатом действия сосредоточенных сил или реакций, приложенных к сравнительно малым площадкам, называемых площадью приложения местной нагрузки. Согласно требованиям нормативных документов предельное состояние конструкции при местном срезе характеризуется образованием усеченной пирамиды (конуса), меньшее основание которой очерчено контуром грузовой площадки, определяющей площадь приложения местной нагрузки, а образующие которой наклонены под углом к горизонтали. При этом прочность на продавливание в общем случае зависит от периметра критического сечения, расчетной высоты плиты и сопротивления бетона срезу: VSd Vcd,sh= fc,sh u d, где VSd - продавливающая сила; Vcd,sh - усилие, воспринимаемое бетоном плиты при продавливании; fc,sh - расчетное сопротивление бетона срезу при продавливании; u - периметр условного критического сечения; d - рабочая высота плиты. Прочность на продавливание согласно расчетной модели, показанной на рис определяется вдоль расчетного критического периметра. За пределами критического периметра расчет плиты на срез следует выполнять согласно общим положениям. Площадь приложения местной нагрузки Методы расчета прочности на местный срез, применимы для следующих типов площадей приложения местной нагрузки(где d - рабочая высота сечения плиты): круговых, с диаметром не более 3.5d; прямоугольных, с периметром не более 11d и отношением длины к ширине не более 2; других форм при ограничении размеров по аналогии со стандартными формами, описанными выше. Критический периметр для круговых и прямоугольных в плане площадей приложения мест-ной нагрузки, расположенных на удалении от свободных краев плиты, следует определять как периметр, отстоящий на расстоянии 1.5d от их внешней грани. Расчетная(критическая) площадь - это площадь, заключенная внутри расчетного (критического) периметра. Критическим является сечение, продолжающее критический периметр в пределах рабочей высоты плиты(d). Для плит, имеющих постоянную высоту, критическое сечение перпендикулярно к серединной плоскости плиты, а для плит с переменной толщиной - рассматривается как перпендикуляр к наиболее растянутой грани. 32. Расчет ж/б элементов на отрыв. F(1-hs/ho) RswAsw где RswAsw - сумма поперечных усилий, воспринимаемых хому¬тами, устанавливаемыми дополнительно по длине зоны отрыва, равной a = 2hs+b. Для обеспечения сопротивления отрыву изгибаемых лома¬ных элементов, ставится дополнительная поперечная арматура (б). При угле меньше 160° не допускается укладывать внизу растянутые цельные стержни. Хомуты устанавливаются на участке длиной а = h tg(3 /8). Площадь сечения хомутов определя¬ется из следующих двух условий: 0,5 RswAsw Rs(2Asl +0,7As2 ) ctg( / 2), 0,5 RswAsw 0,35 RsAs. Здесь Asi—площадь сечения продольных растянутых стержней, незаанкерованных в сжатой зоне; As2 — то же, заанкерованных в сжатой зоне.

Армирование зоны отрыва (а) и зоны перегиба ломаного изгибаемого элемента (б). 33. Виды ж/б элементов, подверженных действию кручения, и особенности их конструирования. Классификация методов расчета ж/б элементов при действии крутящих моментов. При действии крутящих моментов в начальной стадии загружения внешней нагрузкой железобетонный элемент работает упруго. В нем возникают касательные, а следовательно и главные сжимающие и растягивающие напряжения, ориентированные под углом, близким к 45° по отношению к продольной оси элемента. В завершении этой стадии касательные напряжения распределяются равномерно по всему сечению элемента как в идеально пластическом теле. После того, как удлинения бетона по направлению действия главных растягивающих напряжений достигнут предельных значений, в бетоне образуются развивающиеся по всему контуру сечения спиральные трещины. В реальных конструкциях крутящие моменты действуют, как правило, в сочетании с другими видами усилий, например, изгибающим моментом и поперечной силой. Если значения крутящих моментов невелики, то спиральные трещины развиваются только в зоне, растянутой от совместного действия изгибающего и крутящего моментов. После образования спиральных трещин усилия в направлении главных растягивающих напряжений воспринимает арматура, а усилия, действующие по направлению главных сжимающих напряжений- бетон. Разрушение железобетонного элемента при совместном действии изгибающего и крутящего моментов происходит, как правило, по пространственному сечению. При этом разрушение железобетонного элемента по пространственному сечению при действии изгибающих и крутящих моментов может происходить вследствие: - достижения арматурой обоих направлений(продольной и поперечной) физического или условного предела текучести с последующим раздроблением бетона сжатой зоны; - достижения поперечной арматурой предела текучести с последующим раздроблением бетона сжатой зоны; при этом напряжения в продольной арматуре не достигают предела текучести; - достижения продольной арматурой предела текучести с последующим раздроблением бетона сжатой зоны; при этом напряжения в поперечной арматуре не достигают предела текучести; - раздробления сжатого бетона, заключенного в полосах между спиральными трещинами; при этом напряжения в арматуре обоих направлений(поперечной и продольной) ниже предела текучести. Расчет должен выполняться таким образом, чтобы гарантировать конструкцию от всех перечисленных случаев разрушения. Существует два основных направления развития методов расчета железобетонных конструкций при действии крутящих моментов. Первое направление включает расчетную модель пространственного сечения, второе - расчетную модель пространственной фермы или каркасно-стержневую модель. 34. Расчет ж/б элементов прямоугольного сечения на действие крутящих моментов по расчетной модели пространственного сечения. Экспериментальные исследования показывают, что при разрушении железобетонного эле-мента по пространственному сечению, в зависимости от значений изгибающего и крутящего моментов, а также наличия и величины поперечной силы возможны три схемы расположения сжатой зоны: 1- соответствует расположению сжатой зоны у верхней грани элемента и имеет место при воздействии на элемент значительных по величине изгибающего и крутящего моментов. 2- соответствует расположению сжатой зоны у боковой грани и имеет место при воздействии крутящего момента и поперечной силы (изгибающий момент так мал, что его влиянием можно пренебречь). 3- соответствует расположению сжатой зоны у нижней грани. Такой случай может иметь место в зоне, где действуют небольшие изгибающие моменты и, следовательно, их влияние на вид разрушения элемента невелико. При этом площадь поперечного сечения верхней арматуры, которая попадает в растянутую зону может быть меньше площади нижней арматуры.

При расчете элементов, работающих на кручение с изгибом по прочности, должно выполняться условие: TSd 0,1 fcdb2h, где b, h - соответственно меньший и больший размеры сторон поперечного сечения элемента; Расчет пространственных сечений железобетонных элементов по прочности производится из условия: Высота сжатой зоны х определяется из уравнения: fydAs1- fydAs2= fcdbx. ( 9.3 ) Расчет следует производить для трех расчетных схем расположения сжатой зоны пространственного сечения. As1, As2 - площади поперечного сечения продольной арматуры, расположенной при данной расчетной схеме соответственно в растянутой и сжатой зонах; b, h - размеры сторон поперечного сечения элемента, соответственно параллельной и перпендикулярной линии, ограничивающей сжатую зону; =b/(2h+b); =cs/b где cs - длина проекции линии, ограничивающей сжатую зону, на продольную ось элемента; расчет производится для наиболее опасного значения сs, определяемого последовательным приближением и принимаемого равным не более (2h +b). Коэффициентов и q, характеризующие соотношение между действующими усилиями TSd, MSd и VSd, принимаются: при отсутствии изгибающего момента = 0, q= 1; при расчете по1-й схеме = МSd/ТSd, q= 1; при расчете по2-й схеме = 0, q= 1+ VSdh/(2TSd); при расчете по3-й схеме = -(MSd/TSd), q= 1. Значения коэффициента w, характеризующего соотношение между площадями поперечной и продольной арматуры, определяются по формуле: w=fywdAswb/(sfydAs) 35. Виды динамических нагрузок. Цель и задачи динамического расчета. Целью динамического расчета является определение недопустимых на практике режимов эксплуатации, резонансных по отношению к волновой нагрузке, обеспечение несущей способности и выносливости жбк. Основные задачи: -определение амплитуды динамических усилий и с учетом усилия статической нагрузки проверить несущую способность элемента. - определить амплитуду вынужденных колебаний и установить, являются ли они допустимыми по воздействию на людей и на технологию производства, т.е. проверить пригодность к нормальной эксплуатации. Значение частоты колебаний системы целесообразно определять численными или приближенными методами. К динамическим относятся нагрузки, которые меняют величину а так же расположение в короткий промежуток времени. Можно выделить следующие основные виды: -силы инерции движущихся частей машин с неподвижными станинами, являющихся основным источником колебаний несущих конструкций, фундаментов и площадок под машины. -удары падающих частей силовых установок (молотов, копров); -силы, возникающие при перемещении подвижных нагрузок (движение кранов, транспорта); -динамическая составляющая ветровой нагрузки, вызванная пульсацией скоростного напора; -пульсации давления в потоке жидкости или газов по трубам или камерам; -сейсмические силы, вызывающие колебания почвы, передающиеся на большие расстояния и воздействующие на все сооружения; -воздушные ударные волны, возникающие при взрывах. Согласно общим законам изменения динамических нагрузок во времени их можно разделить на многократные и однократные.

y=Asin( t+ ) где A – амплитуда колебаний; – частота колебаний. – начальная фаза. Аi=Ai+1 y=Ae-( t/T)sin( t+ ); =ln(Ai/Ai+1) – характеризует степень затухания колебаний. Перекрытия из крупных плит: -до замоноличивания =0,11 -после замоноличивания =0,26 Подкрановая балка: -до замоноличивания =0,16 -после замоноличивания =0,23 Ребристое монолитное перекрытие: =0,30 = / - коэффициент неупругого ж/б. 36. Особенности расчета жбк, подверженных динамическим воздействиям, по несущей способности. При расчете элементов жбк на динамические нагрузки необходимо учитывать особенность пульсирующих или вибрационных нагрузок. заключающуюся в том, что при совпадении частот свободных и вынужденных колебаний возникает резонанс, сопровождающийся увеличением размаха колебаний. Необходимо считаться с 3 существенно важными факторами: 1) разрушительным действием вибрации на конструкцию, усталостным снижением прочности бетона и арматуры; 2) вредным влиянием вибрации на орга¬низм людей, работающих в здании (человек чувствите¬лен к вибрации и реагирует на нее снижением работоспо-собности, а иногда и болезненными явлениями — вибра¬ционная болезнь); 3) нарушением нормальной работы технологического оборудования — машин, станков, точ¬ных измерительных приборов.

Предельные состояния первой группы Прочность изгибаемых элементов считается обеспеченной, если сумма моментов от расчетных статических нагрузок Mst и динамических нагрузок Md с учетом коэффициентов сочетаний не превосходит момента Мреr, воспринимаемого сечением с учетом коэффициентов условий работы бетона и арматуры, по условию Mst + Md fctd, площадь приведенного сечения определяется без учета растянутой зоны бетона; - максимальные нормальные напряжения в арматуре s,max, определенные при условии линейного распределения напряжений по приведенному сечению, не должны превышать допустимых sR, которые следует принимать: для ненапрягаемой арматуры — ; для напрягаемой арматуры — ; - значения коэффициентов sR и sRs следует принимать по таблицам СНБ; - максимальный интервал изменения напряжений в арматуре s,max не должен превышать допустимого интервала напряжений sR. s,max sR ; - значения допустимого интервала напряжений sR при числе циклов многократно повторяющихся нагрузок не превышающем 106 следует принимать по таблице 10.3; - максимальные нормальные напряжения в бетоне c,max, определенные при условии линейного распределения напряжений по приведенному сечению, не должны превышать допустимых cR c,max cR , где ; cR — коэффициент, учитывающий условия работы бетона при многократно повторяющейся нагрузке, принимается по таблице 10.4. В зоне, проверяемой по сжатому бетону, при действии многократно повторяющейся нагрузки следует избегать возникновения растягивающих напряжений. Сжатая арматура на выносливость не рассчитывается. Расчет на выносливость сечений, наклонных к продольной оси элемента, должен производиться из условия, что равнодействующая главных растягивающих напряжений, действующих на уровне центра тяжести приведенного сечения по длине элемента, должна быть полностью воспринята поперечной арматурой при напряжениях в ней s,max sR , где . Для элементов, в которых поперечная арматура не предусматривается, должно быть выполнено требование: главные растягивающие напряжения в бетоне на уровне центра тяжести приведенного сечения не должны превышать fctd cr. При достаточном научном обосновании допускается возможность проверки установленной прочности на основании анализа предельного количества циклов нагружения либо анализа допустимых нагружений.