Реферат: Расчет прочности центрально растянутых предварительно напряженных элементов

4.1 Расчет центрально-растянутых преварительно-напряженных элементов.

14

4.2 Расчет внецентренно-растянутых преварительно-напряженных элементов.

16

Список литературы.

18

Введение

1.1 Железобетон — комплексный материал

Железобетон представляет собой комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стальных стержней, работающих в конструкции совместно в результате сил сцепления.

Известно, что бетон хорошо сопротивляется сжатию и значительно слабее растяжению (в 10—20 раз меньше, чем при сжатии), а стальные стержни имеют высокую прочность как при растяжении, так и при сжатии. Основная идея железобетона и состоит в том, чтобы рационально использовать лучшие свойства составляющих материалов при их совместной работе. Поэтому стальные стержни (арматуру) располагают так, чтобы возникающие в железобетонном элементе растягивающие усилия воспринимались в большей степени арматурой. В изгибаемых элементах, например в плитах, балках, настилах и др., основную арматуру размещают в нижней, растянутой зоне сечения (рис. 1.1, а), а в верхней, сжатой зоне ее либо совсем не ставят, либо ставят небольшое количество, необходимое для конструктивной связи стержней в единые каркасы и сетки. В элементах, работающих на сжатие, например в колоннах (рис. 1.1, б), включение в бетон небольшого количества арматуры также значительно (в 1,5—1,8 раза) повышает их несущую способность. Возникающие в колоннах растягивающие напряжения от поперечных деформаций воспринимаются хомутами или поперечными стержнями; последние служат также для связи продольных стержней в плоские или пространственные каркасы. В растянутых элементах (рис. 1.1, в) действующие усилия воспринимаются арматурой.

В изгибаемых и внецентренно нагруженных элементах в местах действия поперечных сил возникают главные растягивающие s_{Г. Р} напряжения, которые уже не могут восприниматься продольной арматурой растянутой зоны. Если такие места не заармировать, то появятся наклонные трещины примерно под углом 45°. Для воспринятая главных растягивающих напряжений и предотвращения образования трещин в балках, например, ставят хомуты или поперечные стержни, а при необходимости и нижнюю продольную арматуру отгибают под углом 45—60° вверх с заделкой в сжатой зоне бетона (рис. 1.1, г). Таким образом, соединенные бетон и стальные стержни создают качественно новый материал — железобетон (или точнее сталебетон), область применения которого практически не ограничена.

Основу совместной работы бетона и арматуры составляет благоприятное природное сочетание их некоторых важных физико-механических свойств, а именно:

1) сталь и бетон имеют близкие по значению коэффициенты линейного расширения — для бетона 0,00001— 0,000015, для стали 0,000012, поэтому при температурных изменениях (до 100° С) дополнительные напряжения в зоне контакта арматуры с бетоном не возникают и сцепление не нарушается, оба материала работают совместно;

2) бетон при твердении дает некоторую усадку, благодаря чему его сцепление с арматурой еще больше увеличивается;

3) плотный тяжелый бетон является хорошей защитой арматуры от коррозии и огня.

Благодаря многочисленным положительным свойствам железобетона — долговечности, огнестойкости, высокой прочности и жесткости, плотности, гигиеничности и сравнительно небольшим эксплуатационным расходам конструкции из него широко применяют во всех областях строительства. Предварительное напряжение железобетона дает возможность повысить трещиностойкость и жесткость конструкций и тем самым еще более расширить область их использования, особенно для большепролетных конструкций покрытий и перекрытий.

1.2 Монолитные железобетонные конструкции

Железобетонные конструкции, возводимые в проект­ном положении непосредственно на объекте строитель­ства, называются монолитными.

Для возведения монолитных железобетонных конст­рукций требуются поддерживающие подмости (леса) и опалубка (формы), в которую устанавливают арматур­ные каркасы и укладывают бетон. Подмости и опалубку снимают после того, как бетон приобретает достаточную прочность. Если арматурный каркас выполнен из прокат­ных профилей (жесткая арматура) или в виде фермочек, сваренных из круглых стержней (несущие арматур­ные каркасы), то опалубку подвешивают к арматуре и устройства подмостей не требуется. Монолитные железо­бетонные конструкции требуют значительных трудовых затрат на объекте строительства. Их применяют в мас­сивных сооружениях, в некоторых специальных сооруже­ниях, которые могут быть возведены без подмостей в скользящей или переставной опалубке (водонапорные башни, дымовые трубы, градирни, стены и шахты много­этажных зданий и др.). Монолитный железобетон часто используют в конструкциях фундаментов, для устройст­ва днищ резервуаров и т. д.

1.3 Сборные железобетонные конструкции

Железобетонные конструкции, изготавливаемые на специализированных заводах, называются сборными. Такие конструкции монтируют на строительной площад­ке и при необходимости соединяют между собой путем сварки арматурных стержней или стальных закладных деталей. Стыки элементов затем бетонируют или зали­вают цементным раствором.

Применение сборных железобетонных конструкций (сборного железобетона) обеспечивает высокую инду­стриализацию строительства благодаря использованию высокопроизводительных машин и механизмов как при изготовлении элементов, так и при их монтаже. Это по­зволяет снизить трудовые затраты на строительной пло­щадке, сократить сроки строительства, ликвидировать сезонность строительных работ.

При проектировании сборных железобетонных конст­рукций необходимо руководствоваться следующими принципами:

1) принимать минимальное число типоразмеров;

2) максимально укрупнять элементы (с учетом грузо­подъемности монтажных механизмов и транспортных средств);

3) обеспечивать технологичность изготовления эле­ментов, т. е. предусматривать такую их форму и разме­ры, при которых изготовление их на заводе будет удоб­ным и высокопроизводительным;

4) обеспечивать технологичность монтажа элементов, т. е. наиболее удобное их транспортирование и установку в проектное положение, а также соединение с другими элементами;

5) рассчитывать сборные элементы не только на усилия, которые они будут испытывать при. эксплуатации, но и на усилия, которые возникнут в процессе их транс­портирования и монтажа. Так, колонна, установленная в проектное положение, работает от воздействия эксплу­атационных нагрузок на сжатие, а при подъеме и транс­портировании — на изгиб, как балка, загруженная соб­ственным весом.

Железобетонные конструкции, которые возводят из сборных элементов, но отдельные участки бетонируют на месте строительства, называют сбор номонолитным и. Такие конструкции в ряде сооружений позволяют упростить узловые сопряжения и получить жесткую про­странственную систему как при монолитном железобе­тоне.

1.4 Предварительно-напряженные железобетонные конструкции

Как отмечалось выше, при загружении железобетон­ного элемента наблюдается раннее образование т-рещин в бетоне растянутой зоны. С ростом нагрузки растягива­ющие напряжения воспринимаются арматурой, а трещи­ны в бетоне раскрываются. Для большого числа конст­рукций, арматура которых имеет обычную прочность (не высокопрочная), ширина раскрытия трещин при дейст­вии предусмотренных расчетом нагрузок незначительна и не нарушает их эксплуатационных качеств. В тех слу­чаях, когда к конструкции предъявляются требования непроницаемости (резервуары, трубы), когда конструк­ция снабжена высокопрочной арматурой или Находится в условиях агрессивной среды, появление трещин или значительное их раскрытие может привести к потере экс­плуатационных качеств. Чтобы предотвратить образова­ние трещин или ограничить ширину их раскрытия в бето­не растянутой зоны конструкции, при ее изготовлении заранее создают значительные сжимающие напряжения путем натяжения арматуры (см. гл. XXII). В такой кон­струкции возникающие при работе под нагрузкой растя­гивающие напряжения только погашают предваритель­ное сжатие в бетоне, поэтому образование трещин значи­тельно отдаляется. Такие железобетонные конструк­ции называют предварительно-напряжен­ными.