Трещиностойкость железобетонных конструкций реферат

Обновлено: 18.05.2024

Прочность, жесткость и трещиностойкость железобетонных изгибаемых конструкций при малоцикловых знакопеременных силовых и деформационных воздействиях ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Содержание

В Основных направлениях экономическою развития СССР на последующие годы указывается на необходимость предусматривать в проектах на строительство зданий и сооружений широкое применение прогрессивных решений и ресурсосберегающих технологий.

Важное значение в реализации этих решений отводится повышению качества проектирования фундаментов, от которых зависит эксплуатационная надежность и долговечность возводимых зданий и сооружений.

В последние годы жизнь заставляет все более интенсивно осваивать северные и восточные районы страны, вести строительство в районах, богатых сырьевыми и энергетическими ресурсами. А это районы, имекщие, в основном, сложные инженерно-геологические условия.

Одним из основных конструктивных решений фундаментов, применяемых в сложных инженерно-геологических условиях, являются ленточные фундаменты. На их долю приходится примерно 47 $ всех фундамео нтов, возводимых в таких условиях, что составляет более 13 млн. м° железобетона [92,93]. Ленточные фундаменты применяются при строительстве зданий как жилицно-гравданского, так и производственного назначения. Широкое применение таких фундаментов при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях объясняется тем, что они хорошо воспринимают как силовые воздействия, передаваемые от каркаса, так и деформационные, связанные со смещением земной поверхности. Расчетно-конструктивной схемой железобетонного ленточного фундамента является балка на деформируемом основании.

Здания и сооружения, возводшые в сложных инженерно-геологи-ческих условиях, в процессе эксплуатации подвергаются воздействию дополнительных нагрузок (деформаций) вследствие нарушения формы земной поверхности от подработки или вспучивания, просадки лессовых грунтов, карстово-суффозионных явлений и пр. Необходимо, кроме того, учитывать реологические свойства бетона и грунта, а также возможность изменения расчетной схемы, т. е. работы конструкций на малоцикловые знакопеременные воздействия. Игнорирование дополнительных нагрузок (деформаций), вызываемых смещением земной поверхности, приводит к повреждениям зданий, достигавшим иногда такой степени, что их дальнейшая эксплуатация становится практически невозможной.

Учет влияния малоцикловых знакопеременных воздействий важен не только для железобетонных балок на деформируемом основании, но и для целого ряда других конструкций. Это, в первую очередь, пред-напряженные конструкции, колонны крановых эстакад, внутренние стены сило сов. При реконструкции промышленных предприятий также могут возникнуть случаи, когда учет такого рода воздействий окажется необходимым.

Действующие нормативные документы, в частности СНиП 2.03.01−84, не учитывают влияния предыстории загружения на прочность и трещи-ностойкость при расчете железобетонных нонструвдий, поскольку этот вопрое как теоретически, так и практически изучен явно недостаточно.

Все сказанное выше свидетельствует об актуальности исследований, связанных с решением задач прочности, жесткости и трещино-отонкости железобетонных изгибаемых конструкций при малоцикловых знакопеременных силовых и деформационных воздействий.

Целью настоящей работы является разработка методики расчета прочности, трещиностойкости и деформативности железобетонных изгибаемых конструкций при малоцикловых знакопеременных воздействиях о учетом реальной, соответствующей таким воздействиям, диаграммы деформирования бетона.

— методику и результаты экспериментальных исследований центрально нагруженных и изгибаемых железобетонных элементов при ма.

• лоцикловых знакопеременных воздействиях;

— экспериментальные данные о диаграммах деформирования бетона в железобетонных элементах при одноцикловом знакопеременном нагружении;

— методику расчета напряженно-деформируемого состояния нормальных сечений железобетонных элементов при малоцикловых знаков-переменных воздействиях, алгоритм и программу расчета на ЕС ЭШ;

— рекомендации по определению параметров диаграммы деформирования бетона при малоцикловых знакопеременных воздействиях.

Научная новизна работы:

— предложена методика экспериментальных исследований центрально нагруженных и изгибаемых железобетонных элементов при малоцикловых знакопеременных воздействиях, позволяющая проводить испытания с условно постоянной скоростью деформирования образца;

— выявлены закономерности деформирования центрально нагруженных и изгибаемых железобетонных элементов при малоцикяовых знакопеременных нагрузках и широком диапазоне изменения прочности бетона, содержания арматуры и уровня первоначального нагружения;

— выявлен характер изменения предельной растяжимости бетона в зависимости от уровня его первоначального сжатия;

— предложены зависимости, достаточно точно отражавшие характер деформирования бетона и железобетона в условиях малоцишювого знакопеременного нагружения;

— в рамках рабочей модели НИИСК о учетом выявленных особенностей деформирования разработана методика оценки напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов при одноцикловом знакопеременном нагружении.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные экспериментальные и теоретические результаты (параметры, диаграммы деформирования бетона и железобетона, алгоритм расчета и составленная на его основе программа на ЕС ЭВМ) способствует более достоверной (по сравнению о существующими методами) оценке напря-денно-дефорадированного состояния железобетонных конструкций при малоцикловых знакопеременных воздействиях и, следовательно, более рациональному проектированию зданий и сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях и в случае их реконструкции.

Полученные данные о параметрах деформирования бетона и железобетона при малоцикловых знакопеременных воздействиях переданы в НИЖБ Госстроя СССР для использования при совершенствовании нормативной методики расчета статически неопределимых железобетонных конструкций.

Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния сечений железобетонных элементов при малоцикловых знакопеременных воздействиях и соответствугацая программа использованы:

— при разработке «Методических рекомендаций по оценке несущей способности конструкций реконструируемых зданий, эксплуатируемых в обычных и сложных инженерно-геологических условиях;

— при оценке несущей способности элементов монолитного балочного перекрытия реконструируемых зданий и сооружений Светлогорского целлюлозно-бумажного завода и Винницкого химкомбината;

— в научно-исследовательских и хоздоговорных работах Самаркандского архитектурно-строительного института.

Апробация работы и публикации.

Основное содержание диссертации опубликовано в пяти печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и списка литературы из 105 наименований, изложена на 190 страницах машинописного текста и иллюстрирована 70 рисунками и 18 таблицами.

1. Выявлен характер изменения предельной растяжимости бетона в зависимости от уровня его первоначального сжатия.

3. предложены зависимости, позволяющие определять деформации растянутого бетона в нормальных сечениях изгибаемых и внецентренно нагруженных железобетонных элементов, при которых происходит его полная разгрузка и последующее сжатие.

4. В рамках рабочей модели НИИСК разработана методика оценки напряженно-деформированного состояния нормальных сечений изгибаемых и внецентренно нагруженных железобетонных элементов при одноцикловом знакопеременном нагружении, основанная на выявленных закономерностях деформирования бетона при такого рода воздействиях.

Разработана программа на Ш ЭВМ.

5. Предложен упрощенный вариант описания диаграммы деформирования нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов при одноцикловом знакопеременном нагружении.

5. ОБЛАСТЬ РАЦШНАЛШОГО ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОЙ.

5.1. Точность и надежность методики.

Для оценки эффективности расчетного аппарата были сопоставлены опытные и теоретические кривые «ГП-Х «для одной балки из каждой серии иопытывавшихся образцов. Наиболее характерные из них приведены на рис. 5.1.5.7 , из которых видно, что теоретические кривые достаточно хорошо согласуются с опытными. Некоторую разницу в деформациях и усилиях, предшествующих разгрузке (например, рис. 5.4), можно объяснить тем, что в расчетах использовалась среднеопытная диаграмма сжатия бетона, которая конечно же отличалась от диаграммы бетона, реализуемой в сжатой зоне конкретного железобетонного элемента.

Кроме этого, для анализа опытных и теоретических данных был привлечен аппарат математической статистики, приведенный в разделе 2.1 [7б]. Сравнивались величины, характеризующие несущую способность балок при на гружен ии обратного знака — ГЛтах и ^та* (табл. 5.1). При этом, для каждой серии балок принимались средне-опытные значения относительных моментов и кривизн.

Использование указанного аппарата позволило не только охватить достаточно широкий диапазон варьирования управляемых факторов и их возможных сочетаний, но и применить при анализе полученных данных соответствующую статистическую обработку. Так, в частности, представилось возможным изучить влияние каждого из управляемых факторов в отдельности. С этой целью производилось сравнение усредняемых величин по каждому из значимых факторов (влияние остальных при этом, согласно [7б], автоматически сводилось к нулю).Результаты такого сравнения в зависимости от класса бетона, процента армирования и уровня первоначального нагружения приведены в табл. с.

ООО '800 -бООМО -200 // // > 20О 400 600 800 у *го 'О'3/.

— Г0О оед/юггуемои методике то ггр0л.

У слоёные обозначение е (/й5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленными задачами в настоящей работе получены следуюцие основные результаты.

1. Разработана методика экспериментального исследования полной диаграммы деформирования бетона, при малоцикловом знакопеременном нагружении.

2. Получены экспериментальные диаграммы деформирования бетона при одноцикловом знакопеременном нагружении в широком диапазоне изменения его прочности и подобраны соответствующие аппроксимиругацие функции.

3. Разработан аналитический аппарат по оценке прочности, жесткости и трещиностойкости нормальных сечений железобетонных изгибаемых конструкций при одноцикловом знакопеременном нагружении, основанный на реальных диаграммах деформирования бетона при одноцикловом знакопеременном нагружениисоставлены алгоритм и программа, позволяющая реализовать расчетный аппарат на ЭВМпредложен упрощенный вариант расчета.

На основании выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

— прочность бетона на сжатие и растяжение после одноциклового знакопеременного нагружения практически не отличается от соответствующей прочности при однократном нагружении;

— деформации предельной сжимаемости бетона после предваритель ного растяжения могут быть представлены в виде суммы предельных де формаций при однократном сжатии и остаточных деформаций от предварительного растяжения;

— с увеличением уровня предварительного сжатия предельная рас тяжимооть увеличивается, причем тем больше, чем более высоким был уровень первоначального сжатия;

— несущая способность железобетонных изгибаемых элементов при действии нагрузки обратного знака независимо от уровня первоначального нагружения практически не изменяется по сравнению с несущей способностью при однократном приложении нагрузки. Аналогичная закономерность проявляется и в отношении прогиба, соответствующего разрушению балки, если вычесть выгиб, остающийся после первоначального нагружения;

— с достаточной для практики степенью точности можно считать, что для средних деформаций бетона и арматуры железобетонных изгибаемых элементов, работающих с трещинами в растянутой зоне, на всех этапах загрузки и разгрузки соблюдается закон плоских сечений;

— диаграммы деформирования бетона, полученные в процессе испытаний бетонных и железобетонных призм при одноцикловом знакопеременном нагружении, практически совпадают с соответствующими диаграммами деформирования краевых волокон железобетонных балок, что позволяет использовать диаграммы « «осевого нагружения при расчете железобетонных изгибаемых конструкций на такого рода воздействия;

— результаты сопоставления экспериментальных данных с теоретическими позволяют говорить о достоверности и надежности разработанного аппарата.

Существенное повышение качества строительных материалов, изделий и конструкций может быть достигнуто при условии совершенствования производства и методов контроля качества на всех этапах строительного производства.
Испытания как основная форма контроля железобетонных конструкции представляют собой экспериментальное определение количественных и качественных показателей свойств изделия как результата воздействия на него при его функционировании, а также при моделировании объекта

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..
Железобетонные конструкции………………………………………….
Виды строительных конструкций……………………………………….
Классификация железобетонных конструкции…………………………
Технические характеристики железобетонных конструкции………….
Область применения железобетонных конструкций………………….
Испытания………………..………………………………………………..
Классификация испытаний………………………………………………
Испытания железобетонных конструкции по ГОСТам……………….
Разработка методики испытании железобетонных конструкции на прочности, жесткости и трещиностойкости …………………………….
Оборудование и приборы для испытания………………………………..
Отбор изделий для испытаний……………………………………………
Проведение испытаний……………………………………………………
Обработка и оценка результатов испытаний…………………………….
Заключение…………………………………………………………………
Используемые литературы……………………………………………….

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсовая.docx

- граничные - проводятся для определения зависимостей
между предельно допустимыми значениями параметров объекта
и режимом эксплуатации;

- технологические — выполняются при изготовлении продукции с целью обеспечения ее технологичности.

2.2 Испытания железобетонных конструкции по ГОСТам

Железобетонные изделия принимают партиями, состоящими из однотипных изделий, изготовленных по одной технологии в течение не более 10 суток.

В процессе приемки наружным осмотром проверяют внешний вид изделий, отмечают наличие трещин, раковин и других дефектов. Затем с помощью измерительных линеек и шаблонов проверяют правильность формы и габаритные размеры изделий. Если при контрольных замерах изделия обнаруживаются отклонения по длине или ширине, превышающие допускаемые, изделие бракуется.

При приемке изделий определяется и прочность бетона, которая устанавливается по результатам испытания контрольных образцов и готовых изделий. Контрольные образцы с ребром 10, 15 и 20 см должны изготовляться в металлических разъемных формах в количестве не менее 3 шт. не реже 1 раза в смену, а также для каждого нового состава бетонной смеси.

Бетонную смесь в образцах уплотняют на стандартной виброплощадке с амплитудой 0,35 мм и частотой 3000 кол/мин. Образцы должны твердеть в тех же условиях, что и изделия. Предел прочности бетона определяется после испытания образцов на гидравлических прессах и вычисляется как среднее арифметическое значение результатов испытания трех образцов.

Испытание готовых железобетонных изделий на прочность, жесткость и трещиностойкость производят согласно ГОСТам и техническим условиям. Изделия для испытаний отбирают в количестве 1 % от каждой партии, но не менее 2 шт., если в партии менее 200 шт. изделий. Испытание проводят на специальных испытательных стендах, нагружая конструкцию гидродомкратами, штучными грузами или рычажными приспособлениями. Критерием прочности служит нагрузка, при которой изделие теряет свою несущую способность (разрушается). В последнее время для определения прочности бетона в конструкциях пользуются физическими и механическими методами, не разрушающими изделия.

К физическим методам относятся ультразвуковые и радиометрические. Механические методы базируются на определении величины упругой или пластической деформации. Приборы для этих методов подразделяются на приборы, основанные на принципе упругого отскока, и приборы, основанные на принципе внедрения наконечника в бетон. В первом случае прочность бетона оценивается по величине упругого отскока бойка от поверхности бетона, во втором характеризуется величиной отпечатка на поверхности бетона. Приборы этой группы получили широкое применение в строительстве.

Ультразвуковой метод основан на связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний и его прочностью.

Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания в соответствии с приложением 1.

Прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям "скорость распространения ультразвука - прочность бетона" (далее - скорость - прочность) или "время распространения ультразвука - прочность бетона" (далее - время - прочность) в зависимости от способа прозвучивания.

Прочность бетона определяют на участках конструкций, не имеющих видимых повреждений (отслоения защитного слоя, трещин, каверн и др.).

Ультразвуковые испытания проводят при положительной температуре бетона.

Допускается проведение ультразвуковых испытаний конструкций при отрицательной температуре бетона не ниже минус 10 °С при условии, что в процессе их хранения относительная влажность воздуха не превышала 70 %.

Измерение силы натяжения арматуры по показаниям манометра применяют при натяжении ее гидравлическими домкратами. Определение метрологических характеристик гидравлических домкратов осуществляют по ГОСТ 8.136.74.

Определение силы натяжения арматуры по показаниям манометра осуществляют непосредственно в процессе натяжения и завершают при передаче усилия с домкрата на упоры формы или стенда.

При групповом натяжении арматуры определяют общую силу.

Для измерения силы натяжения арматуры применяют образцовые манометры по ГОСТ 8625-69 с гидродомкратами.

Класс точности манометров, определяемый по ГОСТ 13600-68, должен быть не ниже 1.5.

При измерении силы натяжения по показаниям манометра величины получаемых значений должны находиться в пределах 30-90% шкалы манометра.

При натяжении арматуры гидравлическими домкратами в гидросистеме устанавливают те же манометры, с которыми проводилась градуировка.

Твердость бетона определяют путем вдавливания в него ударника. Прочность бетона на растяжение получают при испытании на отрыв.

Имеется много приборов, позволяющих определить твердость бетона. Среди них можно выделить группу приборов, делающих отпечаток только на поверхности бетона.

Образовать вмятины на поверхности бетона можно следующим образом:

- ручным ударом (шариковый молоток И.А. Физделя);

- ударом бойка под действием пружины (приборы МЗ, ЛИСИ, М.А. Новгородского, Оргсовхозстроя, П.И. Звонарева);

- ударом стрельбой или взрывом (метод Б.В. Скромтаева, метод ВИА, строительно-монтажный пистолет);

- ударом бойка под действием силы тяжести - свободного падения (дисковой прибор ДПГ-4, маятниковый молоток);

- статическим вдавливанием штампа в бетон (способ Г.К. Хайдукова А.К. Годера и Р.К. Рачевского).

В приборах, дающих только отпечатки на бетоне, кроме дискового прибора ДПГ-4 и прибора, основанного на статическом вдавливании, предложенного Г.К. Хайдуковым, А.И. Годером и P.M. Рачевским, размер отпечатков зависит от силы удара, жесткости пружины, давления пороховых газов. В связи с этим точность определения прочности бетона этими приборами невысокая.

Приборы, основанные на одновременном получении отпечатков на бетоне и эталоне, дают большую точность, так как соотношение диаметров отпечатков на бетоне и эталоне не зависит от силы удара.

Неразрушающие методы обследования конструкций

К неразрушающим методам обследования конструкций относятся те, которые не нарушают целостность элементов конструкций или приводят к небольшим местным повреждениям поверхности конструкции, не снижающим ее несущей способности.

Неразрушающие методы обследования конструкций получили наибольшее развитие для определения механических свойств бетона. Неразрушающие методы испытания бетона в строительных конструкциях подразделяются на механические и физические, хотя такое деление недостаточно строго, так как механика является разделом физики.

• базовые - первый (для всех видов бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий) и второй (для бетонов дорожных и аэродромных покрытий);
• ускоренные при многократном замораживании и оттаивании - второй и третий;
• ускоренные при однократном замораживании - четвертый (дилатометрический) и пятый (структурно-механический).

Условия испытания для определения морозостойкости в зависимости от метода и вида бетона принимают по таблице 1.

Морозостойкость бетона определяют в проектном возрасте (после итоговых испытаний), установленном в нормативно-технической и проектной документации, при достижении им прочности на сжатие, соответствующей его классу (прочности).

Неразрушающие методы исследования арматуры в железобетоне

С помощью магнитометрического метода можно определить расположение и сечение арматуры, размер защитного слоя бетона.

Магнитометрический метод обследования основан на взаимодействии магнитного поля с введенным в него ферромагнетиком (металлом).

Дли измерения толщины защитного слоя бетона, определения диаметра арматурного стержня применяют измеритель защитного слоя ИЗС-2 или ИЗС-3. Прибор собран на полупроводниках, имеет выносной щуп. Щуп представляет собой преобразователь трансформаторного типа, состоящий из двух частей, в каждой из которых вмонтированы две индукционные катушки. Индикатором прибора служит микроамперметр М-24. Питание прибора батарейное. При перемещении щупа по поверхности конструкции наличие металла фиксируется по минимальному отклонению стрелки амперметра. Для определения точного месторасположения арматурного стержня щупом совершают возвратно-поступательные движения до тех пор, пока стрелка не покажет максимальное значение отклонения.

Это положение на поверхности конструкции отмечают риской. Далее щуп устанавливают на риску и по показателям индикатора записывают толщину защитного слоя бетона для арматуры всех диаметров, указанных на его шкале. Затем под щуп подкладывают прокладку толщиной 10 мм и снова определяют толщину защитного слоя для всех диаметров арматуры. Искомый диаметр находят по той шкале, на которой положение стрелки индикатора (при подкладке) будет соответствовать толщине защитного слоя бетона с учетом толщины прокладки.

Таблица 2

Среда, температура замораживания, °С

Воздушная, минус 18±2

Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий

5 %- ный водный раствор хлористого натрия

5 %- ный водный раствор хлористого натрия

Бетоны дорожных и аэродромных покрытий

Ускоренные при многократном замораживании и оттаивании

5 %- ный водный раствор хлористого натрия

Воздушная, минус 18±2

5 %- ный водный раствор хлористого натрия

Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий и легких со средней плотностью менее D1500

5 %- ный водный раствор хлористого натрия минус 50±5

Все виды бетонов, кроме легких со средней плотностью менее D1500

Ускоренные при однократном замораживании

Керосин, минус 18±2

Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий

Воздушная, минус 18±2

3 Разработка методики испытании железобетонных конструкции на прочности, жесткости и трещиностойкости

Испытания нагруженном выполняются с целью комплексной проверки обеспечения технологическими процессами производства изделий требуемых показателей их прочности, жесткости и трещиностойкости, предусмотренных в проектной документации на эти изделия. В результате испытаний должны определяться фактические значения разрушающих нагрузок при испытаниях изделий по прочности (первая группа предельных состояний) и фактические значения прогибов и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой при испытаниях по жесткости и трещиностойкости (вторая группа предельных состояний).

Оценка прочности, жесткости и трещиностойкости изделия осуществляется по результатам испытаний на основании сопоставления фактических значений разрушающей нагрузки, прогиба и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой с соответствующими контрольными значениями, установленными в проектной документации на изделие.

Контрольные испытания нагружением проводят по схемам, предусмотренным в проектной документации, перед началом массового изготовления изделий, при внесении в них конструктивных изменений или при изменении технологии изготовления, вида и качества применяемых материалов, а также периодически в процессе производства изделий в соответствии с ГОСТ 13015.1.

Проведение предусмотренных в настоящем стандарте контрольных испытаний изделий не освобождает предприятие-изготовитель от выполнения в процессе производства операционного и приемочного контроля изделий по показателям, характеризующим их соответствие техническим требованиям, установленным в стандартах и проектной документации на эти изделия.

3.1 Оборудование и приборы для испытания

Прессы и испытательные машины. Прессы – машины статического действия, которые создают равномерное, возрастающее с требуемой скоростью усилие, достигающее больших значений (до 100 МН). С помощью прессов определяют прочность материалов. Основная характеристика пресса – создаваемое им максимальное усилие. По виду привода прессы бывают гидравлические, механические (винтовые, фрикционные) и гидромеханические. При испытании строительных материалов чаще всего применяют гидравлические и винтовые прессы с максимальным усилием от 25 до 5000 кН.

Станина 1 прессов (рисунок 6) вместе с траверсой 3 и двумя стойками 2 служит основанием для всего механизма и опорой для неподвижной плиты 4. Нагружающий механизм, который создает требуемое усилие, состоит из электродвигателя 9, преобразующего устройства (масляного насоса 8 у гидравлического пресса или редуктора 11 с фрикционной муфтой у винтового пресса) и опорных плит 4 и 5. В прессах с гидравлическим приводом (рис. 39,а) для передачи усилия на подвижную опорную плиту 5 используется рабочая жидкость, обычно минеральное масло. Масло из бака насосом 8 высокого давления подается в гидроцилиндр, вмонтированный в станину пресса. Масло в гидроцилиндре передает давление на поршень 6, на котором помещается нижняя подвижная плита 5 пресса. Поршень имеет относительно большую площадь F, поэтому, по закону Паскаля, давление масла рм создает на поршень большое усилие:

Рассчитываем предварительно напряжённую ферму с параллельными поясами для плоской кровли одноэтажного промышленного здания пролётом 24(м) при шаге ферм 6(м).

Назначаем геометрические размеры: ширину панели принимаем 3(м) с расчётом опирания рёбер плит покрытия в узлы верхнего пояса. Решётка треугольная, угол наклона раскоса 45°.

Высоту фермы принимаем 3(м), что составляет h/l =3/240=1/8. Сечения ВП и НП 240Ч240(мм); сечение раскосов h 2 Чb 2 = 180Ч180(мм), стоек 120Ч120(мм). Решётка фермы выполняется из готовых элементов с выпусками арматуры, которые заделывают в узлах при бетонировании поясов.

Сбор нагрузок на ферму

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка кн. / мІ

Коэфф. надёжности по нагрузке

Расчётная нагрузка кн. / мІ

-от Ж/Б ребристых плит покрытия 3Ч6(м) с учётом заливки швов

-от трёхслойного рубероидного ковра

-от асфальтобетонной стяжки 20(мм)

-постоянная и длительная

Узловые расчётные нагрузки по верхнему поясу(ВП) фермы

постоянные: P 1 = g·a·b·γ n =3.185·6·3·0.95=54.46(кн)

длительные: P 2 =0.84·6·3·0.95=14.36(кн)

кратковременные: P 3 =1.96·6·3·0.95=33.516(кн)

Нормативные узловые нагрузки будут ровны:

Постоянные: P 1 = g·a·b·γ n =2.75·6·3·0.95=47(кн)

длительные: P 2 =0.6·6·3·0.95=10.26(кн)

кратковременные: P 3 =1.4·6·3·0.95=23.94(кн)

Усилия в элементах фермы получаем из расчёта на компьютере. Фактичекие усилия в элементах фермы получаем умножением единичных усилий на действительные значения узловых нагрузок P .

Расчёт верхнего пояса фермы:

П
редварительно принимаем сечение верхнего пояса h 1 Ч b 1 =24Ч24(см), A=576(смІ). Требуемую минимальную площадь сечения сжатого пояса фермы можно определить по формуле:

Что меньше принятого сечения. Свободную длину пояса для учёта продольного изгиба в плоскости фермы принимаем равной ширине одной панели 3(м), так как в узлах ферма раскреплена панелями покрытия.

Предварительно вычисляем площадь сечения арматуры, полагая A s =A s ’, ξ=x/h 0 =1 и η =1

П
ринимаем из конструктивных соображений 4Ш12 А-III, А s =4.52(смІ); процент армирования μ=4.52/(24·24)·100=0.79%>0.2%.

У
точняем расчёт. Определяем условную критическую силу:

Здесь A s =2.26(смІ) для 2Ш12 А-III принято конструктивно.

С
ледовательно армирование по расчёту не требуется; армирование назначаем конструктивно, как принято ранее, - 4Ш12 А-III, А s =4.52(смІ). Расчёт сечёния пояса из плоскости фермы не выполняем, так как сечение квадратное и все узлы фермы раскреплены плитами покрытия.

Расчёт нижнего пояса на прочность

Максимальное расчётное усилие растяжения N =711.6(кн)

Определяем площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры:

П
риведённая площадь сечения А red = A + α A sp + α A s =24·24+5.55·7.08+6.15+3.14=635(смІ), где α= E s / E b =180·10і/325·10І=5.55 – для напрягаемой арматуры класса К-7

α= 200·10і/325·10І=6.15 – для арматуры класса А- III

Расчёт нижнего пояса на трещиностойкость

Элемент относится к третьей категории трещиностойкости. Максимальное предварительное напряжение арматуры принимаем σ sp =0. 7 R s,ser =0.7·1295=906(Мпа)

Проверяем условия: σ sp + p =906+45.3=951.3 R s,ser =1295(Мпа)

σ sp - p =906-45.3=855.7>0.3· R s,ser =387(Мпа), где p =0.05· σ sp =0.5·906=45.3(Мпа)

Определяем потери предварительного напряжения арматуры.

П
ервые потери составляют σ los,1 = σ 1 + σ 2 + σ 3 + σ 6 =48.8+81.2+14.5+10.2=154.7(Мпа)

Расчёт по раскрытию трещин:

Вычисляем ширину раскрытия трещин с учётом коэффициента γ i =1.15 и суммарного действия постоянной нагрузки и полной снеговой нагрузки. Приращение напряжений в растянутой арматуре от полной нагрузки:

роверим прочность нижнего пояса в процессе натяжения:

Контролируемое усилие при натяжении канатов:

Расчёт наиболее сжатого раскоса:

Назначаем из конструктивных соображений симметрично по контуру 4Ш12 А -III, A s =4.52(смІ); μ =4.52/(15·18)·100%=1.67%>0.25%

Расчёт наиболее растянутого раскоса:

Расчёт по раскрытию трещин:

С
ледовательно, трещины образуются, требуется проверка условий расчёта по их ширине раскрытия. Определяем ширину раскрытия трещин при длительном действии постоянной и длительной нагрузок при φ l =1.5:

С
ечение подобрано удовлетворительно. Аналогично вышеизложенному рассчитываются и другие элементы фермы на внецентренное сжатие и центральное растяжение. Малонагруженные элементы, например стойки, проектируют конструктивно; их сечение принято минимальным 12Ч14(см) с армированием 4Ш12 A -III.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

любые перекрытия должны обладать очень высокими показателями жесткости и практически не иметь прогиба и деформации при рассчитываемой нагрузке;

иметь несущую способность, которая будет необходима при эксплуатации;

перекрытия любого вида (а особенно междуэтажные) должны обладать высокими звукоизоляционными качествами;

перекрытия должны так же соответствовать стандартам по уровню теплозащитных свойств;

строительные конструкции данного вида должны обладать огнеупорностью.

Есть особые требования, относящиеся и отдельно к каждому виду перекрытий. Эти требования зависят от того, какова будет конструкция здания и его предназначение, какая нагрузка предполагается для того или иного вида перекрытий.

Если речь идет о цокольных и межэтажных перекрытиях принята нагрузка в 2100 Н/м 2 , для чердачных перекрытий – 1050 Н/м 2 . Нужно помнить, что при этих расчетах должна быть учтена так же и масса мебели, различных видов оборудования и так далее, которые будут установлены в здании после завершения строительства. К тому же, собственно вес самого перекрытия – тоже часть нагрузки, об этом так же нужно помнить, составляя расчеты при планировании будущего дома.

При строительстве несколькоэтажных и мансардных домов невозможно избежать нарушения целостности межэтажных перекрытий за счет установки сантехники и коммуникационного оборудования. Чтобы несущие способности и прочность перекрытий при этом не пострадали, необходимо принять специальные меры.

Так при прокладке трубопровода целесообразно установить специальные гильзы из металла или винила. Диаметр этих каналов должен превышать диаметр устанавливаемых труб. Пространство внутри гильзы, не заполненное трубопроводом, должно быть заполнено специальным звуко- и теплоизоляционным материалом, который так же будет огнеупорным. Обычно для этих целей используется просмоленная пакля.

В зависимости от того, какой при возведении используется материал, различают несколько видов перекрытий. Это балочные, железобетонные перекрытия.

Балочные перекрытия не предназначены для строительства многоэтажных домов. Этот вид перекрытий используется в основном в индивидуальном строительстве одноэтажних и несколькоэтажных домов.

Железобетонные перекрытия более прочны и обладают гораздо большей, чем деревянные, несущей способностью и прочностью. Именно эти качества позволяют успешно использовать данный тип в строительстве многоэтажных зданий.

1 Перекрытия: виды перекрытий

Функции перекрытий в здании делятся на:

ограждающие (отделяют помещения в здании друг от друга по высоте);

несущие (принимают и передают нагрузку на стены).

Перекрытия должны удовлетворять следующим требованиям: обладать необходимыми тепло- и звукоизолирующими свойствами; обладать огнестойкостью, прочностью и жесткостью.

Можно выделить и еще одно требование – экономичность. Но экономичность должна достигаться за счет уменьшения веса и толщины конструкции, но не в ущерб жесткости и несущей способности.

Перекрытия по назначению классифицируются на:

Чердачные перекрытия – отделяют жилой этаж от чердака. Основное требование, предъявляемое к данному типу перекрытий – теплозащита. Утеплитель, входящий в состав конструкции перекрытия, должен быть надежно защищен от увлажнения. Защита утеплителя осуществляется при помощи пароизоляции, располагаемой непосредственно под слоем утеплителя. Пароизоляция позволяет предотвратить не только увлажнение, возникающее в результате диффузии паров из жилых этажей, но и конденсацию в точке, где температура снижается до точки росы.

Межэтажные перекрытия – отделяют жилые этажи друг от друга. Для межэтажных перекрытий температурно-влажностные факторы не являются определяющими. Это обусловлено тем, что в разделяемых ими помещениях микроклиматические условия примерно одинаковые. Гораздо большее внимание следует уделять звукоизоляционным характеристикам. Правда, если перекрытия будут организованы в помещениях с повышенной влажностью (ванные комнаты, санузлы и т.п.), то к ним в довершение ко всему предъявляются требования по обеспечению надежной гидроизоляции.

Подвальные перекрытия – отделяют подвал от жилого этажа. В случае, когда подвал не отапливаемый, то к подобного рода перекрытиям предъявляются те же самые требования, что и к чердачным – надежная теплоизоляция, в противном случае так же, как и к межэтажным. Правда, в отличие от чердачных перекрытий, в данном случае диффузия водяных паров происходит из теплого жилого помещения в холодное подвальное, поэтому слой пароизоляции необходимо располагать поверх утеплителя.

Цокольные перекрытия – отделяют жилой этаж от подполья. Для цокольных перекрытий характерны те же требования, что и для чердачных, т.е. должны выполняться теплозащитные требования. Слой пароизоляции укладывается так же, как и в подвальных перекрытиях.

В зависимости от способа передачи воспринимаемых в здании нагрузок перекрытия подразделяются на безбалочные и балочные.

Безбалочные перекрытия

Данные перекрытия могут быть выполнены в виде сплошной монолитной плиты, либо в виде плотно уложенных друг к другу более мелких плит или панелей. В данном случае перекрытие служит одновременно и ограждающей конструкцией, и несущей.

Безбалочные перекрытия можно классифицировать по технологии выполнения: монолитные, сборные и сборно-монолитные.

Выполняется перекрытие, как правило, из пустотных железобетонных панелей заводского изготовления. Панели подбираются исходя из ширины пролета и несущей способности (наибольшее применения нашли панели с несущей способностью 800 кгс/кв. м.). Отличительными особенностями перекрытий является высокая прочность, огнестойкость, технологичность и полная заводская готовность к монтажу.

Сборные перекрытия могут быть выполнены так же при помощи железобетонных плит. Данный вариант более дорогостоящ, т. к. для доставки, погрузочно-разгрузочных работ и монтажа необходимо использовать спецтехнику. Кроме того, длина плит не может превышать 9 м, что накладывает некоторые ограничения.

Привлекательность заключается в том, что в данном случае не требуется производить дорогостоящие погрузочно-разгрузочные работы, как в случае с железобетонными плитами, да и качество поверхности значительно лучше за счет отсутствия швов. К тому же возможности для реализации сложных архитектурных решений значительно шире.

Монолитное перекрытие можно выполнить при помощи заливки бетона по профнастилу или горизонтальной опалубке, которая может быть как съемной, так и несъемной. Применение съемной опалубки нашло наибольшее распространение, к тому же, в целях экономии, ее можно взять в аренду. Непосредственно после установки опалубки производят укладку арматуры и затем уж осуществляют бетонирование.

Недостаток монолитных перекрытий заключается в продолжительном перерыве в работе – залитый бетон приобретает проектную прочность в течение 28 дней.

Данная технология объединила в себе преимущества сборных и монолитных перекрытий и на сегодняшний день является наиболее прогрессивным решением.

Идея состоит в том, что пространство между балками перекрытия заполняется пустотелыми блоками, после чего вся конструкция заливается сверху слоем бетона. Вместе с пустотелыми блоками могут комбинироваться облегченные железобетонные балки, которые по своей сути представляют пространственный арматурный каркас, нижняя часть которого заполняется бетоном. Формообразующую функцию могут выполнять керамические пустотелые блоки, которые отличаются большей экологичностью, адгезионной способностью, а так же высокими показателями тепло- и звукоизоляции.

Достоинства метода: монтаж осуществляется без применения каких-либо подъемных механизмов, производится улучшение теплоизолирующих показателей, широкие возможности организации перекрытий сложной конфигурации. К тому же возведение перекрытий по данной технологии позволяет существенно сократить сроки строительства.

Как показывает строительная практика при толщине плиты в 250 мм и несущей способности до 500 кг/кв. м. сборно-монолитные перекрытия обладают меньшим весом по сравнению с монолитом и бетонными плитами. Да и объем производимых работ значительно уже – те же самые арматурные работы, как в монолитных перекрытиях производить не нужно.

Сокращение затрат на монтаж сборно-монолитных перекрытий достигается не только за счет сокращения объемов работ, но и за счет меньшей стоимости расходных материалов, а так же сокращения времени проведения работ. К тому же в данной технологии отсутствует необходимость в опалубке. В общей сложности затраты уменьшаются вдвое.

Организация перекрытий с использованием балочной технологии заключается в том, что на расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга балки, выполняющие функцию несущей основы, укладываются элементы заполнения, которые выполняют ограждающую функцию.

Балки могут быть металлические (швеллера), деревянные (древесина хвойных пород дерева) и железобетонные.

В частном домостроении (чаще всего это деревянные, либо каркасные дома) наиболее распространены деревянные балочные перекрытия, которые укладывают на несущие стены с интервалом в 0,7–1 м.

Приступая к монтажу балочного перекрытия, следует иметь в виду, что высота используемой балки должна быть не менее 1/16, а ширина – не менее 1/3 ширины расчетного пролета. Наиболее прочной считается балка с соотношением сторон 7:5. к боковым граням балок прибивают черепные бруски, сечение которых – 50Х50 или 40Х40. По ним укладывают накат, который может быть выполнен как из щитов, так и из отдельных досок. Поверх наката очень часто насыпают песок, улучшающий звукоизоляционные характеристики перекрытия, и укладывают теплоизоляцию. После всей этой процедуры, по лагам кладут настил из досок в один или два слоя.

Концы деревянных балок, которые заделываются в наружные стены считаются наиболее уязвимым местом перекрытия. Именно они из-за конденсации паров воздуха вследствие контакта с холодными стенками гнезда подвергаются процессам гниения и разрушаются. Для предотвращения подобной неприятности используют специальные составы (например, двойной слой толя на смоле), которыми концы балок обрабатываются в длину на 500–600 мм. Глубина обработки должна быть не менее 150 мм.

Помимо подверженности гниению есть и еще недостатки – подверженность деятельности насекомых и высокая пожароопасность.

Достоинствами деревянных перекрытий является гораздо меньшая стоимость и вес в сравнении с металлическими и железобетонными, простота в обработке, а так же звукоизоляционные и теплотехнические характеристики.

Металлические балки отличаются гораздо большей надежностью и долговечностью, чем деревянные, они имеют меньшие габаритные размеры при одинаковой несущей способности, что позволяет экономить место и увеличить полезное пространство.

Недостатком металлических балок является:

более низкие, чем у деревянных балок теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики;

образование коррозии при воздействии влажности и некоторых агрессивных сред.

Именно для предотвращения образования коррозии концы балок, которые так же являются наиболее уязвимым местом, обертывают войлоком.

Проемы заполняются с использованием облегченных железобетонных плит, деревянных накатов или щитов, а так же легкобетонных вставок. Для монтажа металлических балок, так же как и для монтажа деревянных балок, не требуется никаких грузоподъемных механизмов.

Для монтажа железобетонных балок необходимо использовать грузоподъемные механизмы. Для возведения перекрытия можно использовать уже готовые балки или же изготовить их непосредственно в месте будущего перекрытия. Прибегая ко второму варианту, придется под местом расположения предполагаемой балки возводить временную стену. Она может быть выполнена из кирпичей или блоков без применения раствора. По верху стены выкладывается лоток необходимого размера, внутри которого стелется промасленная бумага (можно использовать обычную полиэтиленовую пленку), выкладывается арматурный каркас будущее балки и затем вся емкость заливается тяжелым бетоном. Временную стену разбирают через 3 недели.

Железобетонные балки еще более надежны, не подвержены гниению, но имеют больший вес, что создает дополнительную нагрузку на фундамент. Среди недостатков следует отметить низкую теплоизоляцию и высокую трудоемкость, в том числе и в обработке.

Для заполнения проемов после монтажа балок можно использовать легкобетонные вкладыши (блоки или плиты).

2. Общие требования к безопасности

Настоящий Технический регламент устанавливает минимально необходимые требования к характеристикам и процессам на всех стадиях жизненного цикла железобетонных и бетонных конструкций, которые обеспечивают механическую безопасность (ударное воздействие), пожарную безопасность и огнестойкость, радиационную безопасность, термическую безопасность и взрывобезопасность, санитарно-эпидемиологическую безопасность и экологическую безопасность.

Железобетонные и бетонные конструкции по безопасности должны иметь такие начальные характеристики, чтобы при различных расчетных нагрузках и воздействиях в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений были исключены разрушения любого характера, связанные с риском причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу, окружающей среде.

Безопасность железобетонных и бетонных конструкций и другие устанавливаемые требования осуществляются в соответствии с заданием на проектирование, нормативно-технической и нормативной документацией и должны быть обеспечены выполнением:

1) требований к бетону и его составляющим;

2) требований к арматуре;

3) требований к расчетам конструкций;

4) конструктивных требований;

5) технологических требований;

6) требований по использованию;

7) требований по хранению, транспортированию, монтажу и эксплуатации.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций по результатам расчетов и конструирования должны устанавливаться нормируемые и контролируемые значения характеристик бетона, обеспечивающие безопасность, эксплуатационную пригодность и долговечность конструкций. В качестве основных нормируемых и контролируемых характеристик бетонных и железобетонных конструкций должны назначаться: трещиностойкость, жесткость и морозостойкость.

Требования по отсутствию трещин предъявляют к железобетонным конструкциям, у которых при полностью растянутом сечении должна быть обеспечена непроницаемость (находящихся под давлением жидкости или газов, испытывающих воздействие радиации, и другие), к уникальным конструкциям, к которым предъявляют повышенные требования по долговечности, а также к конструкциям, эксплуатируемым при воздействии сильно агрессивной среды.

В остальных железобетонных конструкциях образование трещин допускается, и к ним предъявляют требования по ограничению ширины раскрытия трещин.

По долговечности конструкция должна иметь такие начальные характеристики, чтобы в течение установленного времени она удовлетворяла бы требованиям по безопасности и эксплуатационной пригодности с учетом влияния на геометрические характеристики конструкций и механические характеристики материалов различных расчетных воздействий (длительное действие нагрузки, неблагоприятные климатические, технологические, температурные и влажностные воздействия, попеременное замораживание и оттаивание, агрессивные воздействия и другие воздействия).

Оценка прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных и бетонных конструкций осуществляется по результатам испытаний на основании сопоставления фактических значений разрушающей нагрузки, прогиба и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой с соответствующими контрольными значениями, установленными в проектной документации на изделие.

Обеспечения безопасности железобетонных конструкций применительно к арматуре и бетону приведены ниже, соответственно к настоящему Техническому регламенту.

Трещиностойкость – это способность железобетона сохранять целостность и оказывать сопротивление образованию трещин в результате возникновения напряженно-деформированного состояния под действием разных нагрузок по характеру и величине. Этот параметр определяется лабораторно для разных марок бетона и типов арматуры.

Причины возникновения трещин

Железобетонные конструкции, изделия и их части могут покрываться трещинами в нескольких случаях:

Трещиностойкость бетона предусматривается на этапе проектирования и должна быть скорректирована любым из способов:

Категории трещиностойкости железобетонных конструкций

• Первая кат. – образование трещин недопустимо;
• Вторая кат. – возникновение трещин допускается с ограничением ширины расширения a_crc1 ≤ 0,2 мм с последующим обязательным закрытием;
• Третья кат. допускает образование трещин с непродолжительным a_crc1 и продолжительным a_crc2 ≤0,3мм раскрытием.

Под непродолжительным понимаем раскрытие под совместным действием кратковременных и постоянных длительных нагружений. Продолжительное раскрытие происходит в результате действия длительных постоянных нагрузок без кратковременных.

Категории трещиностойкости железобетонных элементов в условиях неагрессивной среды эксплуатации приведены в таблице 1 СНиПа:

1 – конструкции и изделия должны быть преимущественно предварительно напряжёнными.

В таблице 2 приведены классы трещиностойкости для сохранения несущей способности арматуры:

Приведенные категории трещиностойкости актуальны для нормальных и наклонных трещин к оси конструкции или элемента.

Расчеты и испытания

Трещиностойкость измеряется в размере нагрузки, при которой образуются первые дефекты поверхности. Это сложные расчеты, в которых используются разные параметры:

• Нагрузки сборные (постоянные, долговременные, кратковременные);
• Ширина трещин;
• Характеристики бетона и арматуры.

Для испытания на трещиностойкость используют образцы бетона в нормальном или водонасыщенном состоянии. Их устанавливают на испытательный пресс под углом 90 или 180° к оси нагрузки и создают напряжение.

Расшифровка результатов проводится комплексно на основании пункта 9 ГОСТ 8829-94.

Оценку показателей трещиностойкости принимают по отношению бетонного образца к контрольной нагрузке:

• Для первой категории образец должен выдержать не менее 95% нагрузки до появления первой трещины, для двух образцов – 90%, для трёх – 85%;
• Для второй и третьей категории максимальная ширина раскрытия трещин не должна превышать контрольную, умноженную на коэффициент 1,05 для одного образца, для двух – 1,10, для трёх – 1,15. Кроме того, ширина трещин не должна превышать значение предельно допустимой ширины.

В случае выполнения этих условий испытания считаются проведенными успешно.

Трещиностойкость асфальтобетона

Асфальтобетон – отдельный вид строительного материала, используемый в дорожном строительстве. В виду специфики применения методы испытания и показатели коэффициентов у него определяются индивидуально.

Готовят образцы согласно пункту 7.2.1.3 в количестве 6 штук и металлический шаблон по размеру целой плитки, на металлической подставке помещают их в морозильную камеру и выдерживают при температуре 0±2°С в течение 30 минут. После этого из морозилки достают шаблон, затем по очереди образцы и прикладывают их к шаблону одним концом строго по центру. После этого образец вручную изгибают 2 секунды по шаблону, пока не произойдет их полное соприкосновение. С момента извлечения из морозилки до конца испытания не должно пройти более 6 – 7 секунд.

Процесс повторяют с понижением температуры в камере на 5°С до тех пор, пока на одном из образцов не появятся трещины. Это и есть искомая температура трещиностойкости. Полученные одним лаборантом два результата с применением одного шаблона признают достоверными с вероятность 95%, если температурное расхождение между ними не превышает 5°С.

Читайте также:

  
• Как написать реферат онлайн
  
• Мемуары как исторический источник реферат
  
• Патология родов у собак реферат
  
• Творческая самостоятельная работа реферат
  
• Формы психологического воздействия тренера на спортсменов реферат