Ответы на вопросы к экзамену по жбк

---

Подборка по базе: иностранный языкСИНЕРГИЯ ОТВЕТЫ — 1 семестр.docx, Задание 16 — ответы.docx, ээ ответы.docx, Микроэкономика ТУСУР 1 курс Ответы к тесту — скачать пример гото, Инновационный менеджмент синергия ответы 1 семестр.pdf, КУРСОВАЯ РАБОТА Понятие, юридические свойства и сущность Констит, Понятие и сущность материально-производственных запасов.docx, Политология. Ответы на тест 1.pdf, ОИ рк1 ответы.pdf, Массовая культура сущность, происхождение и особенности современ

---

1. Сущность железобетона

Прочность бетона на растяжение в 15-20 раз ниже, чем прочность на сжатие. Предельная растяжимость бетона (0,15 мм на 1 м), а предельная сжимаемость (2 мм на 1 м). Низкая прочность на растяжение не позволяет использовать неармированный бетон в конструкциях, испытывающих растяжение. Поэтому из бетона выполняют конструкции, воспринимающие сжимающие усилия: стены, фундаменты, колонны, подпорные стенки и др.

Разрушение бетонных балок происходит от разрыва нижних наиболее растянутых волокон (рис. 1, а). При этом несущая способность сжатой зоны балки используется не более чем на 5…7%. Поэтому растянутую зону балки усиливают путем введения упрочняющих элементов, чаще всего, в виде стальной арматуры. Относительное удлинение стальной арматуры при растяжении в тысячу раз превышает относительное удлинение бетона.

При достаточном армировании железобетонная балка разрушится при полном исчерпании несущей способности сжатой зоны бетона (рис. 1, б).

а)

б)

Рис. 1. Схема разрушения балки:

а – бетонной; б – железобетонной; 1 – нулевая (нейтральная линия), 2 – сжатая зона балки; 3 – растянутая зона балки; 4 – нормальные трещины; 5 – наклонные трещины; 6 – стальная арматура; 7 – разрушение бетона сжатой зоны.
Железобетон – это комплексный строительный материал, в котором бетон и арматура, соединенные взаимным сцеплением, работают под нагрузкой как единое монолитное тело. Бетон предназначается для восприятия преимущественно сжимающих усилий, а арматура – растягивающих. В этом и заключается сущность железобетона.

К достоинствам железобетонных конструкций относятся:

• доступность и низкая стоимость исходного сырья;
• высокая прочность;
• большая долговечность;
• высокая степень огнестойкости, при t=1000 ^оС металл теряет несущую способность через 45 мин., железобетон – 2ч.
• унификация (однотипные конструкции удовлетворяющие нужды самого разного назначения) и повышение индустриальности (возможность механизированного и автоматизированного изготовления) монтажа конструкций;
• гигиеничность;

Недостатки железобетонных конструкций.

• трудность утилизации;
• высокая масса конструктивных элементов, требующая использования грузоподъемных механизмов большой мощности;
• большая трудоемкость при изготовлении;
• большая звуко- и теплопроводность.
• сложность транспортировки.

Условия совместной работы бетона и арматуры

В железобетоне необходимо обеспечить совместность работы цементного камня и арматурных стержней и не допустить их проскальзывания в теле бетона. Это достигается за счет:

1. приклеивания арматурных стержней к бетону цементным гелем в процессе твердения бетона;
2. примерное равенство коэффициентов температурного удлинения (укорочения) бетона и арматуры, так как в материалах с разными коэффициентами линейных температурных деформаций при перепадах температуры возникают собственные напряжения, что снижает сцепление между материалами.
3. использование арматуры периодического профиля.
4. анкеровка арматуры в теле бетона

Анкеровка – это закрепление концов арматуры в бетоне.

Анкеровка обеспечивается:

• выступами периодического профиля арматуры;
• загибами арматуры (класс A — I);
• стержнями поперечного направления;
• при помощи специальных анкеров на концах стержней.

Структура и свойства бетона

Структура бетона представляет собой пространственную решетку из цементного камня, заполненную зернами песка и щебня различной крупности и формы, пронизанную большим числом микропор и капилляров, которые содержат химически несвязанную воду, водяные пары и воздух.

Поры и пустоты в теле бетонного элемента возникают вследствие интенсивного испарения воды в ходе химической реакции твердения бетона. Эти поры и пустоты являются концентраторами напряжений и служат причиной микротрещины образования в бетоне, в дальнейшем отдельные локальные трещины в местах пор, увеличивающиеся по длине, объединяющиеся в магистральные с становятся видимые на поверхности элемента. С целью недопущения этого явления в теплое время года применяют поливку уложенного бетона за 2 раза.

Е=

R_b-сопротивление сжатию. Основной характеристикой бетона, нормируемой по СНиП, является его сопротивление сжатию.
2. Краткий исторический обзор

Железобетон появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история насчитывает не более 150 лет. Появление железобетонных конструкций связано с большим ростом промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX в.

Исследования покрытий Царскосельского Дворца показали, что русские мастера еще в 1802 г. применяли армированный бетон, однако они не считали, что получили новый строительный материал, и не патентовали его.

Первым изделием из железобетона была лодка, построенная Ламбо во Франции в 1850 г. Первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены Монье в 1867… 1870 гг. В России железобетон стали применять с 1886 г. для перекрытий по металлическим балкам.

Конец XIX в. можно считать началом первого этапа в развитии железобетона. С этого времени повсеместно вошел в практику и метод расчета бетонных конструкций по допустимым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов.

В 1904 г. в г. Николаеве по проекту инженеров Н. Пятницкого и А. Барышникова был построен первый в мире морской маяк из монолитного железобетона высотой 36 м, со стенами толщиной 10 см вверху и до 20 см внизу.

Впервые идея предварительного напряжения элементов, работающих на растяжение, была выдвинута и осуществлена в 1861 г. русским артиллерийским инж. А. В. Гадолиным применительно к изготовлению стальных стволов артиллерийских орудий.

Примерно в 1928 г. железобетон стал широко использоваться в строительстве тонкостенных пространственных конструкций: разнообразных оболочках, складах, шатрах, сводах и куполах. Первый тонкостенный купол значительного диаметра (28 м) был построен в 1929 г. в Москве для планетария, а самый большой в то время гладкий купол диаметром 55, 5 м был сооружен в 1934 г. над зрительным залом театра в Новосибирске. Конструкцию купола разработал инж. Б. Ф. Матери по идее и под руководством П. Л. Пастернака.

Применение в строительстве рамных и тонкостенных пространственных систем с использованием их жесткости и монолитности следует считать вторым этапом в развитии железобетона.

В 1936 г. в СССР впервые был применен предварительно напряженный железобетон для изготовления опор канатной сети на закавказских железных дорогах.

Широкую индустриализацию железобетонного строительства, развитие предварительно напряженных конструкций, внедрение высокопрочных материалов и разработку нового метода расчета железобетонных конструкций следует считать началом третьего этапа в развитии железобетонных конструкций. Выдающимся примером третьего этапа может служить построенная в 1965 г. башня Большого московского телецентра общей высотой 522 м.

Железобетонные конструкции широко используют в капитальном строительстве при воздействии температур не выше 50 °С и не ниже -70 °С. В каждой отрасли промышленности и жилищно-гражданском строительстве имеются экономичные формы конструкций из сборного, монолитного или сборно-монолитного железобетона.

3. Прочностные и деформативные характеристики бетона

Для обеспечения долговечной и нормальной эксплуатации бетон для железобетонных конструкций должен иметь необходимые для этого физико-механические свойства:

• прочность;
• хорошее сцепление с арматурой;
• непроницаемость для защиты арматуры от коррозии;
• специальные требования: морозостойкость, жаростойкость, коррозионная стойкость и др.

Классификация бетонов

1. По структуре: плотные; крупнопористые; поризованные; ячеистые.
2. По плотности: особо тяжелые (ρ > 2500 кг/м³); тяжелые (ρ = 2200 ÷ 2500 кг/м³); облегченные (чаще мелкозернистые) (ρ = 1800 ÷ 2200 кг/м³); легкие (ρ = 800 ÷ 1800 кг/м³).
3. По виду заполнителей: на плотных заполнителях (щебень, песок, гравий); на пористых заполнителях (естественных – пемза, перлит, ракушечник; искусственных – керамзит, шлак); на специальных заполнителях.
4. По зерновому составу: крупнозернистые; мелкозернистые.
5. По условиям твердения: бетоны естественного твердения; бетоны, подвергнутые тепловлажностной обработке при атмосферном давлении; бетоны, подвергнутые автоклавной обработке при высоком давлении и температуре.

Прочность бетона

Прочность бетона зависит от многих факторов:

• структура бетона;
• марка цемента;
• вид мелкого и крупного заполнителя;
• условия твердения;
• вид напряженного состояния;
• форма и размеры сечения;
• длительность действия нагрузки.

Класс бетона на сжатие определяется испытанием кубика с размером ребра 150мм в возрасте 28 суток.

Призменная прочность R_b=(0,75-0,78)R, где R-кубиковая прочность.

Прочность бетона на растяжение, срез, скалывание можно выразить следующей зависимостью:

R_sh=(1,5 — 2)R – срез; R_bt=(0,5-0,05)R – растяжения
Деформативность бетона

Виды деформаций бетона:

1. Объемные – во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности.
2. Силовые – от действия внешних сил.

Бетону свойственно нелинейное деформирование, поэтому силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия делят на 3 вида: деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой, деформации при длительном действии нагрузки и деформации при многократно повторяющемся действии нагрузки.

Если бетонный образец загрузить длительной нагрузкой в нем будут развиваться пластические деформации в течении длительного времени – этот процесс называется ползучестью бетона. Ползучесть бетона оказывает дополнительное влияние на работу жбк, это обстоятельство учитывается при проектировании конструкций.

Придельная деформативность бетона составляет:

При сжатии в среднем .

При растяжении в среднем .

4.Классы и марки бетона

Качество конструкционного бетона характеризуется классами и марками в зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации.

Классом бетона по прочности на осевое сжатие B (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размерами ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом через 28 суток хранения при температуре 20±2^оС с учетом статистической изменчивости прочности (рис. 6).

Рис. 6. Кривые распределения прочности,

как случайной величины:

n и R – соответственно количество кубов, имеющих одинаковую прочность, и величина прочности; 1 – опытные значения n и R; 2 – теоретическая кривая, характеризующая разброс прочности с учетом статистической изменчивости (кривая Гаусса)
Среднее значение временного сопротивления бетона сжатию, установленное при испытании партии стандартных кубов:

,

где n₁, n₂, …, n_k – число случаев, в которых было установлено временное сопротивление соответственно R₁, R₂, …, R_k, n – общее число испытаний.

Реальные конструкции практически никогда не представляют из себя по форме куб, более реальная их форма – призма.

1. Несмазанный куб (рис. 2, а).

Силы трения между подушками пресса и гранями куба препятствуют свободным поперечным деформациям куба и соответственно упрочняют бетон сверху и снизу. По мере удаления от торцевых граней куба влияние сил трения уменьшается, поэтому после разрушения куб приобретает форму 2-х пирамид сверху и снизу.

1. Смазанный куб (рис. 2, б).

Если устранить силы трения смазкой контактных поверхностей, прочность бетонного куба будет меньше, поперечные деформации проявляются свободно, трещины разрыва становятся вертикальными.
а) б)

Рис. 2. Характер разрушения бетонных кубов:

а – несмазанный куб; б – смазанный куб;

Δ – поперечные деформации бетона.

Еще одной нормативной характеристикой бетона, являющейся классом – прочность на растяжение.

Классом нормируются те характеристики, которые будут учитываться для всех видов конструкций в любых условиях.

Марками в СНиП обозначают те характеристики бетона, которые будут учитываться только для отдельных видов классов конструкций или для отдельных видов бетона.

Марка бетона по морозостойкости – характеризуется числом выдерживаемых бетоном циклов попеременных замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. После определенного числа циклов производят испытания бетонных кубов на сжатие. Снижение прочности на 15 % при таком количестве циклов определяет марку бетона по морозостойкости. F 50 ÷ F 500.

Марка бетона по средней плотности – характеризует удельный вес бетона (кг/м³): тяжелый бетон D 1600, D1300. Чем меньше плотность тем выше звукоизоляция.

5.Виды арматуры

1. По материалу:
   1. стальная;
   2. стеклопластиковая;
   3. углепластиковая.
2. По назначению:
   1. рабочая – это арматура, которая определяется расчетом и обеспечивает прочность конструкции;
   2. конструктивная – это арматура, которая также обеспечивает прочность конструктивных элементов и узлов, но расчетом не определяется, а устанавливается из практики проектирования и эксплуатации конструкций;
   3. арматура косвенного армирования – это арматура, устанавливаемая в сжатых элементах в основном в местах больших локальных напряжений, для сдерживания поперечных деформаций;
   4. монтажная – арматура, служащая для обеспечения проектного положения рабочей и равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей арматуры.
3. По способу изготовления:
   1. стержневая, горячекатаная (d = 6…40 мм), А-I, A-II, A-III, A-III_в..;
   2. проволочная, холоднотянутая (d = 3…6 мм), B-I, B-II, Bp-I…
4. По виду поверхности:
   1. гладкая, A-I, B-I, Bp-I, B-III… ;
   2. периодического профиля (рифленая) A-II(елочка)
   3. канаты K-7, K-19_{количество прядей}.
5. По способу применения:
   1. напрягаемая, подвергнутая предварительному натяжению до эксплуатации;
   2. ненапрягаемая.
6. По изгибной жесткости:
   1. гибкая (стержневая и проволочная);
   2. жесткая (из прокатных профилей).
7. По способу упрочнения:
   1. термически упрочненная, т.е. подвергнутая термической обработке;
   2. упрочненная в холодном состоянии – вытяжкой или волочением.

1. Прочностные и деформативные характеристики арматуры

Характеристики прочности и деформативности сталей устанавливают по диаграмме σs – εs, получаемой из испытаний образцов на растяжение.

Под прочностными характеристиками понимают физический и условный предел текучести арматуры, временное сопротивление .

Горячекатаная арматурная сталь, имеющая на диаграмме площадку текучести, обладает значительным удлинением до разрыва (мягкая сталь) (рис. 13, а). Напряжение, при котором деформации развиваются без заметного увеличения нагрузки, называется физическим пределом текучести арматурной стали .

а) б)

1.Элементы
железобетонных конструкций, работающие
на центральное и внецентренное
растяжение. Конструктивные особенности
растянутых элементов.

В условиях центрального (осевого)
растяжения находятся затяжки арок,
нижние пояса и нисходящие раскосы
ферм, стенки круглых в плане резервуа-ров
для жидкостей и некоторые другие
конструктивные элементы.
Центрально-растянутые
элементы применяют, как правило,
предварительно напряженными, что
является главным средством существенного
повышения их сопротивления образо-ванию
трещин в бетоне.
Растянутая
предварительно напрягаемая арматура
(стержни, проволочные пучки, арматурные
канаты) в линейных элементах (затяжки
арок, нижние пояса ферм) не должна
иметь стыков. В поперечном сечении
элемен-та предварительно напрягаемую
арматуру размещают симметрично с тем,
чтобы при передаче обжимающего усилия
избежать внецентренного обжатия
элемента.

При
натяжении на бетон предварительно
напряженную арм, размещают в специаль-но
предусматр-х каналах (3), в процессе
обжатия не работает в составе поперечн
сеч-я эл-та. В этом случае в эл-те
предусмотрено небольш кол-во ненапрягаем
арм (2), расположенн ближе к наружн
поверхностям — для предотвращения
возможных внецентренных возд-й в
процессе обжатия.

Стержнев
рабоч арм, применяемая без предварит
напряж-я, (2) соедин-ся по длине сваркой.
В условиях внецентренн растяжения
нах-ся стенки резервуаров, испытывающие
внутренн давление от содержи-мого,
нижние пояса безраскосных ферм и
др эл-ты; они одновременно растяг-ся
продольн силой N
и изгибаются мом. М,что
равноценно внецентренному растяжению
усилием N
с e=M/N
относительно
продольной оси эл-та. Внецентренно
растянутые элементы армируют прод. и
поперечн. стержнями аналогично
армированию изг-х эл-в, но если прод.
растягив-ающ сила N
прилож м/у 2мя равнодействующими
усилий в сж и раст арм., то арми-руют
подобно армир-ю центр.-растянут-х эл-в.
Содержание прод арм д.б. μ≥0,05%.

2)
Расчет прочности центрально-растянутых
элементов. Применение предварительного
напряжения.
Разрушение
центрально-растянутых элементов
происходит после того,
как
в бетоне образ-ся сквозные трещины и
он в этих местах выключ-ся из работы,
а в арматуре напряж-ия достигают
предела текучести или временного
сопротивления разрыву. Несущая спос-ть
центрально-растянутого эл-та обусловлена
предельным сопротивл-ем арм-ры без
учета бетона.
В
соответствии с этим прочность
центр-но-растянутых эл-ов, в общем
случае имеющих в составе сечения
предвар-но напрягаемую и ненапрягаемую
арматуру с площадями сечения
соответственно

и

рассчит-ют по усл-ию N=γ_S6R_SA_SP+R_SA_{S
, где} γ_{S6-коэф-нт,
учитыв-ий условия}
работы
высокопрочной арматуры при напряжениях
выше условного предела текучести.
Если
применяется напрягаемая арм-ра с
усл-ым пределом текучести, то вместо
гамма_SR_{S
вводится
расч-ое напряж-ие
.}
В
элементах с напрягаемой арматурой
без анкеров необходимо проверять
прочнос-ть сечений элемента в пределах
длины зоны передачи напряжений.
Расчетное сопротивл-ие арм-ры здесь
принимают сниженным, определяя его
умножением на коэффициент
γ_S5=l_x/l_p,
где l_x
— расстояние от начала зоны передачи
напряжений до рассматриваемого сечения
арматуры в пределах этой зоны; l_p
— полная длина зоны передачи напряжений.
Предварит-но-напряжен-ные к-ии
– это к-ии или их эл-ты, в которых
предварительно, т.е. в процессе
изготовления, искусственно созданы
в соответствии с расчетом начальные
напряжения растяжения в арматуре и
обжатия в бетоне.
Обжатие
бетона на величину σ_bp
осуществляется предварительно
натянутой арм-рой, которая после
отпуска натяжных устройств стремится
возврати-тся в первоначальное состояние.
Проскальзывание арматуры в бетоне
исключается их взаимным сцеплением
или специальной анкеровкой торцов
арматуры в бетоне.
Начальные
сжимающие напряжения создают в тех
зонах бетона, которые впоследствии
испытывают растяжение.
Жб
элементы без предвар-го напряжения
работают при нали-чии трещин:Fser<Fcrc<Fu,

где
Fser-
эксплуат-ая на-грузка, Fcrc-нагрузка,
при которой обр-ся трещины;Fu
— разрушающая нагрузка.
Жб-ые
предв-но-напр-ые эл-ты работают под
нагрузкой без трещин или с ограниче-нным
по ширине их раскрытием: Fcrc<Fser<Fu.
2
сп-ба предв. натяж-я:
1сп-б:
на упоры (до бетонирования констр-ии)
– арм натягивают, концы закрепл-т в
бортах изд-я, затем бетонируют форму.
После твердения арм освобожд. от
натяжн. устр-ва и сжимающ усилия
передаются на бет. 2сп-б:
после бетонирования констр-ии – арм
располагают в каналах бетонируемой
констр-ии и натягивают ее, после
приобрете-ния бет. необх. прочности.
Натяжение – с пом. Расширяющ-ся цемента

Таким
образом, предварит-ое напряжение не
повышает прочность конструкции,
а увеличивает ее жесткость и
трещиностойкость

3.
Два расчетных случая для внецентренно
растянутых элементов.
Случай внецентренно растянутых
элементов прямоугольного профиля.
Внецентр-но
растянутые эл-ты
– это эл-ты, у которых линия действия
внешней
продольной растягивающей силы N
не совпадает с геометр-им ценр. тяж.
растяну-того сечения. В
условиях внецентр-го растяжения
находятся нижние пояса ферм, затяжки
арок при внеузловом их загружении
поперечными нагрузками, диафрагмы
оболочек, стенки прямоугольных бункеров
и резервуаров и т.д.
Расчет
должен производ-ся в завис-ти от
положения продольной силы N.

Случай
малых эксц-ов
(продольная сила N
приложена между равнодействующими
усилий в растянутой и сжатой арматуре).
В этом случае всё сечение растянуто.
В предельном состоянии в бетоне
образуются сквозные поперечные
трещины. Бетон в работе не участвует.
Разрушение эл-та происходит, когда
напряжения в продольной арм-ре достигнут
предельного значения: ;

Расч-ая
схема внец-но-раст-го эл-та с малым
эксц-ом

Случай
больших эксцентриситетов
(продольная сила N
приложена за пределами расстояния
между равнодействующими усилий в
растянутой и сжатой арматуре).

Как
и при изгибе, часть сечения сжата, а
часть растянута. Вследствие образования
трещин в бетоне растянутой зоны
растягивающие усилия воспринимаются
арм-рой.

Нес-ая
спос-ть эл-та обусловлена предельным
сопротивл-ем растяжению арм-ры
растянутой зоны, а также предельным
сопрот-ем сжатию бетона и арм-ры сжатой
зоны:

,при этом высота сжатой зоны x
определяется из условия
.
Если получ-ое знач-ие,
в усл-ие прочности подставл-ся

Расч-ая
схема внец-но-раст-го

эл-та
с большим эксц-ом

4.
Трещиностойкость ж-б-х элементов.
Расчет по образованию трещин центрально
растянутых и изгибаемых элементов,
предварительно напряженных и без
предварительного напряжения.
Трещин-тью
жб к-ии наз-ют ее сопротив-ние образ-ию
трещин в I
стадии напряжен-но-деформир-ного
сост-ия или сопрот-ние раскрытию трещин
в стадии II НДС.
В
жб эл-х трещины м.б. вызваны условиями
твердения бетона (усадки) или
перенапряжением мате-в (перегрузкой,
осадкой опор, изменением темп-ры).
Трещины от перенапряжения появ-ся
чаще в растянутых зонах.
Трещина
в сжатых частях указывают на
несоответствие размеров сечения
усилиям сжатия, яв-ся опасными для
прочности к-ии.
Трещины
понижают жесткость конструкции и
нарушают ее монолитность, что имеет
особенное знач-е для констр-ций,
подверженных действию вибрац-ных и
динам-ких нагрузок.

Наличие
трещин в жбк облегчает доступ влаги
и агрессивных газов к арматуре, что
м. вызвать ее коррозию; кроме того,
бетон с трещинами знач-но легче
выветривает-ся. Предельная
ширина раскрытия трещин, при которой
обеспеч-ся нормальная экспл-ия зданий,
коррозионная стойкость арм-ры и
долговечность к-ии, в завис-ти от
категории требований по трещиностойкости
не должна превышать 0,2- 0,4 мм.

Расчет
по образованию трещин
заключается в про­верке условия,
что трещины в сечениях, нормальных к
продольной оси, не образуются, если
продольная сила N от
действия внешней нагрузки не превосходит
внутр-го предельного усилия в сечении
перед образованием трещин N_crc, т.
е.:N<=Ncrc.
Продольное
усилие N_crc определяют
по напряжениям, возникающим в материалах
перед образованием трещин:

 ,где А
— площадь
сечения элемента;

A_s —
суммарная площадь сечения напрягаемой
и ненапрягаемой арматуры;

Р
— усилие предваритель­ного обжатия.
Для эл-та без предвар-го напряжения
при опред-ии усилия N_crc в
следует при­нять.

Вызванное
ползучестью и усадкой бетона сжимаю­щее
напряжение в ненапрягаемой арматуре
σ_s
снижает
сопротивление образованию трещин
элемента.

5.
Момент образования трещин, нормальных
к продольной оси. Расчет ширины
раскрытия трещин ж-б-х элементов.
Прочность
бетона на растяжение в 15-20 раз ниже,
чем прочность на сжатие.
Стадии
напряженно-деформированного состояния
(НДС)
I
стадия.
В начале I
стадии бетон растянутой зоны сохраняет
сплошность, работает упруго. Усилия
в растянутой зоне воспринимает в
основном бетон. Напряжения в арматуре
незначительны. Конец I
стадии наступает, когда деформации
удлинения крайних волокон достигнут
предельной растяжимости.

II
стадия.
В бетоне растянутой зоны интенсивно
образуются и раскрываются трещины. В
местах трещин растягивающие усилия
воспринимает арматура и бетон над
трещиной под нулевой линией. На участках
между трещинами – арматура и бетон
работают еще совместно. По мере
возрастания нагрузки напряжения в
арматуре приближаются к пределу
текучести R_s,
т.е. происходит конец II
стадии.

По
II
стадии рассчитывают величину раскрытия
трещин и кривизну элементов.

III
стадия. Стадия
разрушения элемента. Самая короткая
по продолжительности. Напряжения в
арматуре достигают предела текучести,
а в бетоне – временного сопротивления
осевому сжатию. Бетон растянутой зоны
из работы элемента почти полностью
исключается. Расчет
ширины раскрытия трещин

Считается,
что трещины, нормальные к продольной
оси, не появляются, если усилие,
возникающее в элементе от внешних
воздействий, не будет превышать
внутреннего усилия, которое может
воспринять сечение перед образованием
трещин: F≤F_crc,
где F
– усилие от нормативных нагрузок (M
или N);
F_crc
– внутрен-нее усилие, которое может
выдержать элемент перед образованием
трещин, т.е. при напряжениях в растянутой
зоне сечения равных R_btn.

Считается,
что ширина раскрытия трещин, возникающих
в элементе от внешних воздействий, не
будет превышать допустимой, если ее
значение меньше предельной: a_crc≤a_crc,u,
где a_crc
– расчетное значение ширины раскрытия
трещины; a_crc,u
– предельно допустимая ширина раскрытия
трещины

6.
РАСЧЁТ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КРИВИЗНЫ ОСИ И ЖЁСТКОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ
И ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
НА УЧАСТКАХ С ТЕРЩИНАМИ И БЕЗ ТРЕЩИН.
РАСЧЁТ ПРОГИБОВ.
1.
Определение кривизны жб-го эл-та.
По
длине жб-го эл-та в завис-ти от вида
нагрузки и характера напря-женного
состояния могут быть участки без
трещин и участки, где в растянутой
зоне есть трещины.
2.
Определение кривизны железобетонных
элементов на участках без трещин в
растянутой зоне.
На
участках, где не образуются нормальные
к продольной оси трещины, полная
величина кривизны изгибаемых,
внецентренно сжатых и внецентренно
растянутых элементов определяется
по ф-ле
где
(1/r)1  –
кривизна от действия кратковременных
нагрузок,
(1/r)2 –
кривизна от действия постоянных и
длительных временных нагрузок (без
учета усилия Р).
Для
элементов без предварительного
напряжения значения кривизны (1/r)3  и
(1/r)4 
принимают равными нулю.

Определение кривизны ж/б-ных элементов
на участках с трещинами в растянутой
зоне.

Полная кривизна (1/r)
для участка с трещинами в растянутой
зоне должна опред-ся по ф-ле

где
(1/r)1 –
кривизна от непродолжит-го действия
всей нагрузки, на которую производится
расчет по деформациям;

(1/r)2
-кривизна от непродолжит-го действия
постоянных и длительных нагрузок;

(1/r)3
–
кривизна от продолжительного действия
постоянных и длительных нагрузок;

(1/r)4
– кривизна, обусловленная выгибом
элемента вследствие усадки и ползучести
бетона от усилия предварительного
обжатия. Расчет
прогибов_.

Прогиб f_m,
обусловленный деформацией изгиба,
определяется по формуле
где–изгибающий
момент в сечении х
от действия единичной силы; (1/r)х
– полная кривизна элемента в сечении
х
от нагрузки, при которой определяется
прогиб; знак
1/r
принимается в соответст­вии с эпюрой
кривизны.

Для
изгибаемых элементов при 1/h<
10 необходимо учитывать влияние
поперечных сил на их прогиб. В этом
случае полный прогиб f_tot
равен сумме прогибов, обусловленных
соответственно деформацией изгиба
f_m
и деформацией сдвига f_q.

7.
Основы расчета статически неопределимых
жбк с учетом перераспределе-ния усилий
вследствие пластических деформаций.
Понятие о «пластическом шарнире».
Сущность и цели расчета статически
неопределимых жбк с учетом перераспред-я
усилий, условия допускающие выравнивание
моментов.

Пластический
шарнир — участок больших местных
деформаций, возникающих в ре-зультате
развития в арматуре пластических
деформаций. Расчет с учетом
перера-спределения усилий позволяет
сэкономить площадь рабочей арматуры
до 30 %. В сборных конструкциях это дает
возможность облегчить и типизировать
узловое, сопряжение отдельных элементов.
Перераспределение
моментов под влиянием образования
пластических шарниров в ригеле.
Практический расчёт заключается в
уменьшении примерно на 30%
опорных моментов ригеля

и

по схемам загружения (1+4), при этом
намечается образование пластических
шарниров на опо-ре. К эпюре моментов
схем загружения (1+4) прибавляют
выравнивающую эпюру моментов так,
чтобы уравнялись опорные моменты М
21=М 23
и были обеспечены удобства армирования
опорного узла. Ординаты выравнивающей
эпюры моментов:

,,
При этом:
,

.

Разность
ординат в узле выравнивающей эпюры
моментов передаётся на стойки.

Опорные
моменты на эпюре выравненных моментов:

,

,

,

.

Строим
выравнивающую эпюру и выравненную
эпюру (1+4).

8.
Классификация перекрытий. Понятие о
балочное плите и плите, опертой по
контуру. Сборные балочные перекрытия,
общая конструктивная схема.

Перекрытия
— горизонтальные ограждающие
конструкции, разделяющие по высоте
объем здания на этажи; одновременно
они являются и несущими, так как
воспринимают вертикальные нагрузки
от людей, оборудования и материалов,
находящихся на этаже, и горизонтальные
ветровые нагрузки, передающиеся от
стен зданий, т. е. перекрытия выполняют
роль диафрагм жесткости в горизонтальном
направлении, обеспечивающих устойчивость
зданий.
По
конструктивным схемам перекрытия
делятся на балочные, ребристые и
панельные (безбалочные).

БАЛОЧНЫЕ
ПЛИТЫ
— это балки, которые в верхней части
расширены плитами. Несущая способность
балочных плит основана на совместном
действии балок и плит. Поэтому плиты
и балки должны быть связаны между
собой арматурой так, чтобы была
обеспечена прочность на сдвиг. Толщина
плит должна составлять минимум 7 см,
а высота сечения балок не должна быть
меньше 10 см. ПЛИТА, ОПЁРТАЯ ПО КОНТУРУ-
плита, опирающаяся по всему её периметру.
Перекрытия
с плитами, опертыми по контуру,
приме­няют главным образом по
архитектурным соображениям, например
для перекрытия вестибюля, зала и т. п.
По расходу арматуры и бетона эти
перекрытия менее экономичны, чем
перекрытия с балочными плитами при
той же сетке колонн. Сборные
балочные перекрытия.

В
состав СБП входят панели и поддерживающие
их балки, называемые ригелями. Ригели
могут опираться на колонны (в зданиях
с полным каркасом) или на внутренние
колонны и наружные несущие стены (в
зданиях с неполным каркасом)

Компоновка
конструктивной схемы перекрытия
за­ключается в выборе направления
ригелей, установлении размеров пролета
и шага ригелей, типа и размеров плит
перекрытий; при этом учитывают: величину
временной нагрузки, назначение здания,
архитектурно-планировочное решение;
общую компоновку конструкции всего
здания. В зданиях, где пространственная
жесткость в попереч­ном направлении
создается рамами с жесткими узлами,
ригели располагают в поперечном
направлений, а пане­ли — в продольном.
В жилых и общественных зданиях ригели
могут иметь продольное направление,
а плиты— поперечное. В каждом случае
выбирается соответствую­щая сетка
колонн. При проектир-нии раз-рабатывают
несколько вари­антов конструктивных
схем перекрытия и на основании сравнения
выбирают наиболее экономичную.
Схема(колонна, ригель, плита)

9.
Сборные панели перекрытия (пустотные,
ребристые), основы их расчета и
конструирования
По
форме поперечного сечения различают
ребристые и много-пустотные панели.
Ребристые
панели применяют преимущественно в
промышлен-ных зданиях. Высота сечения
панели 25…35см.

Многопустотные
панели, имеющие гладкие потолочные
пов-ти, применяют главным образом в
гражданском строительстве. Наибольшее
распространение получили панели с
круглыми пустотами, шириной 1,0…2,0м,
высотой сечения 20…24 см. Панели с
овальными пустотами, несмотря на
лучшие показатели по расходу материала,
менее технологичны в изготовлении и
применяются редко.

Максимальные
усилия : M=ql₀²/8;
Q=ql₀/2,
где
q=(g+v)b’_l
– полная нагрузка на 1м плиты; g
– постоянная нагрузка; v
– временная нагрузка; b’_l
–
ширина панели; l₀
– расчетный пролет.

Высота
сечения предварительно напряженных
панелей (1/20…1/30)l_0.

После
установления размеров сечения плиты,
задавшись классом рабочей арматуры
и бетона, выписывают их расчетные
характеристики; затем производят
расчет прочности плиты по нормальным
и наклонным сечениям. При расчете по
нормальным сечениям для ребристой
плиты вводят эквивалентное тавровое
сечение (рис 9.2 а), а для многопустотной
– двутавровое (рис 9.2 б). Расчетную
ширину сечения принимают равной
суммарной толщине всех ребер. В
ребристых панелях производят так же
расчет прочности верхней полки на
местный изгиб. В этом случае при
отсутствии поперечных ребер из полки
плиты мысленно выделяют полосу шириной
100см (рис 9.2 а), расчет которой производится
как частично защемленной по концам
балки пролетом l=b’_l
–b
на действие пролетного и опорного
моментов M=ql²/11.
Далее выполняют расчет прогибов,
трещиностойкости и проверку прочности
плиты на монтажные нагрузки.

10.
РАСЧЕТ НЕРАЗРЕЗНОГО РИГЕЛЯ С УЧЕТОМ
ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ, ПОСТРОЕНИЕ
ОГИБАЮЩЕЙ ЭПЮРЫ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ.
ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ АРМАТУРЫ.
Расчет
с учетом перераспределения усилий
позволяет стандартизировать и упростить
армирование и дает экономию арматуры
по сравнению с упругим расчетом до
20%. Расчет ригеля. В начале
устанавливают расчетную схему
неразрезной балки. Расчетный пролет
принимают равным расстоянию между
осями колонн. Нагрузка, действующая
на ригель от плит перекрытия, принимается
равном-но распред-ой при плоских плитах
или сосредото-ченной при ребристых
плитах. Подсчитывают
постоянные g и
временные v
нагрузки на ригель:;

,

где g₂–нагрузка
от собственной массы ригеля; l _sup—
ширина грузовой площади ригеля, равная
пролету плиты; g₁,
v₁ —
нагрузки на единицу площади перекрытия.

Затем
как для упругой неразрезной балки
находят изгибающие моменты и поперечные
силы от постоянной нагрузки g и временной
нагрузки V при невыгодных расположениях
последней по длине ригеля

Где α,
β, γ, δ –
коэффициенты, зависящие от вида
нагрузки, комбинации и загруже-ния и
количества пролетов балки. После
построения эпюры изгибающих моментов
для заданных загружений вычисляются
значения моментов в заданных сечениях.

Далее
производят подбор сечений продольной
арматуры в расчетных сечениях – в
пролетах и на опорах, выполняют расчет
наклонных сечений, строят эпюры арм-ры
и определяют места фактического обрыва
продольной арм-ры в целях ее экономии.

Построение
эпюры арматуры выполняется с целью
рационального размещения продольной
арматуры в растянутых зонах балки.
Так как определение площадей продольной
арматуры производится в сечениях с
максимальными внешними моментами, а
сами моменты изменяют свою величину
и знак по длине балки, то появляется
необходимость распределения арматуры
по длине балки, при котором эпюра
материалов максимально приближается
к эпюре внешних моментов. Это достигается
за счет обрыва части стержней продольной
арматуры

_Для
работы верхних стержней необходима
их дополнительная заделка с каждой
стороны на величину W,
равную 20 диаметрам арматуры:

11.Конструкции
и расчёт стыковых соединений элементов.

Стыки
и концевые участки.
Сборные конструкции зданий, смонтированные
из отдельных элементов, работают
совместно под нагруз­кой благодаря
стыкам и соединениям, обеспечивающим
их надежную связь. Стыки и соединения
сборных кон­струкций классифицируют
по функциональному призна­ку и
расчетно-конструктивному. По
функциональному признаку различают:
стыки ко­лонн с фундаментами, колонн
друг с другом, ригелей с колоннами;
узлы опирания подкрановых балок, ферм,
балок покрытий на колонны; узлы опирания
панелей на ригели и т. п. По
расчетно-конструктивному признаку
различают стыки: испытывающие сжатие,
испытывающие растяжения, работающие
на изгиб с попереч­ной силой, и т. п.

В
стыках усилия от одного элемента к
другому пе­редаются через соединяемую
сваркой рабочую армату­ру, металлические
закладные детали, бетон замоноличивания.
Правильно запроектированный стык под
дейст­вием расчетных нагрузок должен
обладать прочностью и жесткостью,
неизменяемостью взаимного положения
соединяемых элементов. Концевые
участки сжатых соединяемых элементов
усиливают попереч­ными сетками
косвенного армирования.

В
сборных предварительно напряженных
элементах необходимо предусматривать
местное усиление конце­вых участков
против образования продольных
раскалывающих трещин при отпуске
натяжения арматуры. Стыки растянутых
элементов выполняют, сваривая выпуски
арматуры или стальных закладных
деталей, а в предварительно напряженных
конструкциях — про­пуская через
каналы или пазы элементов пучки,
кана­ты или стержни арматуры с
последующим натяжением. В стыках
сварку основных рабочих швов выполняют
в нижнем и вертикальном положении.

12.
Монолитное ребристое перекрытие с
балочными плитами. Конструктивные
схемы. Расчет и конструирование плиты
и второстепенной балки.

Ребристое
перекрытие с балочными плитами состоит
из плиты, работающей по короткому
направлению, вто­ростепенных и
главных балок. Сущность конструкции
монолитного ребри­стого перекрытия
в том, что бетон в целях экономии
уда­лен из растянутой зоны сечений,
где сохранены лишь ребра, в которых
сконцентрирована растянутая арматура
Полка ребер — плита — с пролетом,
равным расстоянию между второстепенными
балками. Полная
нагрузка q=g+v

Второстепенные балки опираются на
монолитно связанные с ними главные
балки, а те, в свою очередь, — на колонны
и наружные стены. Главные балки
располагают в продольном или попе­речном
направлении здания. Второ­степенные
балки размещают так, чтобы ось одной
из ба­лок совпала с осью колонны.
Ширина плиты —
1,5..2,5
м. Расчетный пролет плиты
принимают равным расстоя­нию в свету
между второстепенными балками и при
опирании на наружные стены — расстоянию
от оси опоры на стене до грани ребра.
Многопролетные балочные плиты в
соответствии
с ха­рактером эпюры моментов
армируют рулонными сетками с продольным
расположением рабочей арматуры. Рулон
раскатывают по опалубке поперек
каркасов второстепен­ных балок;
сетки
перегибают на расстоя­нии 0,25 L
от оси опоры.

Расчетный
пролет второстепенных балок также
при­нимают равным расстоянию в свету
между главными бал­ками, а при
опирании на наружные стены — расстоянию
от оси опоры на стене до грани главной
балки.

Поперечные
силы второстепенной балки принимают
от нагрузки q=g+v:

-на
крайней свободной опоре
Q
= 0,4g/l;
-на
первой промежуточной опоре слева Q
= 0,6g/l;
-на
первой промежуточной опоре справа и
на всех остальных опорах Q
= 0,5g/l.
Второстепенные
балки армируют в пролете плоскими
каркасами, которые перед установкой
в опалубку объединяют в пространственный
каркас сваркой горизонт-ных поперечных
стержней. На опорах второстепенные
балки армируют двумя гнутыми сетками
с продольными рабочими стержнями.

2.Компоновка
конструктивной схемы перекрытий:
А)
Выбор сетки колонн – производится с
учетом назнач-я зд-я, арх-план-го
решения, т.д.,Б)
Выбор направления главных балок: м.б.
2 варианта:
-поперечное
, -продольное

Уважаемый посетитель!

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Ссылка на скачивание — внизу страницы.

Ответы на экзаменационные вопросы по ЖБК (магистратура) — файл n1.doc

приобрести
Ответы на экзаменационные вопросы по ЖБК (магистратура)
скачать (159.5 kb.)
Доступные файлы (1):

---

Смотрите также:
• Ответы на экзаменационные вопросы (Документ)
• Горбунова М.Ю. Социология. Ответы на экзаменационные вопросы (Документ)
• Ответы на экзаменационные вопросы по ЖБК (Шпаргалка)
• Якорева А.С. Ценообразование. Шпаргалки (Документ)
• Ермасова Н.Б. Деньги, кредит, банки. Ответы на экзаменационные вопросы (Документ)
• Экзаменационные вопросы по философии по книге А. В. Барковской и Е. В. Хомич «Философия. Ответы на экзаменационные вопросы» (Документ)
• Шпаргалка — Ответы на экзаменационные вопросы по Учету и анализу банкротств (Шпаргалка)
• Кидалова М.Н. Черчение для учащихся 9-го класса. Ответы на экзаменационные билеты (Документ)
• Ответы на экзаменационные вопросы по истории искусств (Шпаргалка)
• Забродин В.Ю. Социология. Экзаменационные ответы для студентов вузов (Документ)
• Ответы на экзаменационные вопросы — менеджмент организации (Шпаргалка)
• Северинова Е. Английский язык: Готовые экзаменационные ответы 9 класс (Документ)

n1.doc

Железобетонные и каменные конструкции

1. Основные физико-механические свойства бетонов. Классы и марки бетонов, применяемых в строительных конструкциях.

Затвердевший 

бетон

 относится к материалам составного (конгломератного) типа, так как включает в себя заведомо разнородные компоненты — зерна заполнителей, скрепленные цементным камнем. Поэтому к важнейшим свойствам, определяющим качество цементного камня, относятся прочность и адгезия, т. е. способность к сцеплению с зернами заполнителя.

Основными показателями качества тяжелого бетона являются прочность на сжатие и растяжение, морозостойкость и водонепроницаемость.

Прочность бетона в проектном возрасте характеризуют классами прочности на сжатие и осевое растяжение. Отличительная особенность бетонных работ — значительная неоднородность получаемого бетона. Чем выше культура строительства, лучше качество приготовления и укладки бетона в конструкции, тем меньше колебания прочности. Следовательно, важно не только получить бетон заданной средней прочности, но и обеспечить ее во всем объеме изготовляемых конструкций.

Показателем, который учитывает возможные колебания качества, является класс бетона.

Класс бетона

 — численная характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95). Это значит, что установленное классом свойство, например прочность бетона, достигается не менее чем в 95 случаях из 100.

Понятие «класс бетона» позволяет назначать прочность с учетом ее фактической или возможной вариации. Чем меньше изменчивость проздсти, тем выше класс бетона при одной и той же его средней прочности.

ГОСТ 26633-91 устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; BIO; B12,5; B15; В20; В25; В30; В35; B4Q- В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75 и В80. Класс бетона по прочности на сжатие обозначают латинской буквой В1, справа от которой приписывают его предел прочности в МПа. Так, у бетона класса В15 предел прочности при сжатии — не ниже 15 МПа с гарантированной обеспеченностью 0,95.

По прочности бетон имеет 2 класса:

1.Класс прочности бетона по сжатию. В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30;…;В60.

2.Класс прочности бетона на растяжение. В_t0,8; В_t1,2; В_t1,6; В_t2; В_t2,4; В_t2,8; В_t3,2.

Этот показатель В_t применяется при расчете на растяж.эл-та.

Марки элемента:

1.По морозостойкости

2.По водонепроницаемости

3.По средней плотности

4.По самонапряжению

2. Основные физико-механические свойства сталей. Классификация арматуры, применяемой в железобетонных конструкциях. Арматурные изделия.

Свойства арматуры зависят от химического состава, способа производства и обработки. В состав арматурной стали обычно входят углерод в количестве 0,2…0,8% и легирующие добавки. Увеличение количества углерода приводит к повышению прочности при одновременном снижении деформативности и свариваемости. Изменение свойств стали может быть достигнуто введением легирующих добавок. Марганец, хром повышают прочность без существенного снижения деформативности. Кремний, увеличивая прочность, ухудшает свариваемость.

Химический состав стали определяется маркой. Например, в марке 25Г2С первое число обозначает содержание углерода в сотых долях процента (0,25%), буква Г — сталь легирована марганцем, цифра 2 — его содержание в процентах, С — наличие в стали кремния. Присутствие других химических элементов, например в марках 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, обозначается буквами: X — хром, Ф — титан, Ц — цирконий.

Прочностные и деформативыые свойства сталей характеризуются диаграммой «? — ?», полученной путем испытаний на растяжение стандартных образцов. Все арматурные стали по характеру диаграммы подразделяются на два вида: 1) мягкие, обладающие явно выраженной площадкой текучести; 2) твердые, с неявно выраженной плошадкой текучести. Основной характеристикой прочности стали Rs для сталей вида 1 является физический предел текучести уsy; для сталей вида 2 — условный предел текучести у0,2, принимаемый равным напряжению, при котором остаточные деформации составляют 0,2%. Помимо этого характеристиками диаграмм являются предел прочности уsw (временное сопротивление) и предельное удлинение при разрыве ?su, характеризующее пластические свойства стали. Малые предельные удлинения могут послужить причиной хрупкого обрыва арматуры под нагрузкой и разрушения конструкции; высокие пластические свойства сталей создают благоприятные условия   работы  железобетонных  конструкций (перераспределение усилий в статически неопределимых системах; при интенсивных динамических нагрузках).

Повышение прочности арматурных сталей может быть достигнуто термическим упрочнением и механической вытяжкой. При термической обработке вначале осуществляется нагрев арматуры до 800 °С и быстрое охлаждение в масле, а затем нагрев до 300…400 °С с постепенным охлаждением. При механической вытяжке арматуры на 3…5% вследствие структурных изменений кристаллической решетки — наклепа — сталь упрочняется. При повторной вытяжке (нагрузке) диаграмма деформирования будет отличаться от исходной.

Арматура классифицируется по ряду признаков:

• по назначению,
• ориентации в конструкции,
• условиям применения,
• по виду поставляемой арматурной стали и т.п.

По назначению арматура подразделяется на: рабочую, конструктивную, распределительную, монтажную, анкерную (закладные детали). Рабочая арматура служит для восприятия расчетных усилий, возникающих от внешних нагрузок и силы тяжести конструкции. Она может быть напрягаемой и ненапрягаемой. Конструктивная арматурапредназначена для работы под напряжениями в бетоне, которые в расчете конструкции не учитывались. Например, в местах концентрации напряжений при резком изменении сечения конструкции, в оголовке свай для восприятия динамических нагрузок и т. п. Распределительная арматура предназначена для закрепления с помощью сварки или вязки рабочей арматуры в проектном положении. Монтажная арматура обеспечивает жесткость арматурному каркасу в процессе его сборки, транспортировки  и  установки.

Кроме указанной арматуры в железобетонных конструкциях устанавливают закладные детали, которые изготовляют из арматурной стали листового или фасонного проката. Закладные детали крепят к арматуре с помощью сварки или вязальной проволоки. Поскольку закладные детали при монтаже железобетонных конструкций чаще всего сваривают, то сталь, из которой их изготавливают, должна хорошо свариваться. При выборе стали для закладных деталей учитывают характер работы и температуру окружающего воздуха в процессе эксплуатации конструкции.

По ориентации стержней в конструкции арматура подразделяется на продольную и поперечную.

По условиям применения арматура может быть напрягаемой и ненапрягаемой. Напрягаемая арматура в предварительно напряженных железобетонных конструкциях может служить только в качестве рабочей.

По виду поставляемой арматурной стали различают арматуру стержневую, проволочную, канаты и арматурные изделия (рис. 1). Стержневую арматуру изготовляют диаметром от 6 до 80 мм (ГОСТ 5781—82).
К основным видам арматурных изделий относятся плоские арматурные решетки (сетки) и объемные арматурные каркасы.

По способу установки арматуру можно подразделить на следующие виды. Во-первых штучная арматура, которая может быть прутковой арматурой из круглых стержней и жесткой из профильной прокатной стали. Этот вид арматуры собирается обычно на месте бетонирования путем сварки. Во-вторых, арматурные сетки. Сетки представляют из себя взаимно перекрещивающиеся стержни. Данные элементы соединяются в местах пересечений сваркой или вязкой. В-третьих, арматурные каркасы. Они состоят из продольной арматуры и соединяющей их решетки. По профилю арматура делится на круглую, гладкую и арматуру периодического профиля.

Стандарт сталь горячекатаная для армирования ЖБК (арматура) распространяется на горячекатаную круглую сталь гладкого и периодического профиля (арматура), предназначенную для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций (арматурная сталь); арматурная сталь периодического профиля (арматура) — на стержни с равномерно расположенными на их поверхности под углом к продольной оси стержня поперечными выступами (рифлением) для улучшения сцепления с бетоном; арматурная сталь гладкая -на круглые стержни с гладкой поверхностью. В этом варианте поверхность не имеет рифления для улучшения сцепления с бетоном (арматура).

3. Метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям. Сущность метода, группы предельных состояний.

С 1955 г. расчет железобетонных конструкций производится по методу предельных состояний.

Под предельным понимают такое состояние конструкции, после достижения которого дальнейшая эксплуатация становится невозможной вследствие потери способности сопротивляться внешним нагрузкам или получения недопустимых перемещений или местных повреждений.

В соответствии с этим установлены две группы предельных состояний: первая — по несущей способности; вторая — по пригодности к нормальной эксплуатации.

Расчет по первой, группе предельных состояний выполняется с целью предотвращения разрушения конструкций (расчет по прочности), потерн устойчивости формы конструкции (расчет на продольный изгиб) или ее положения (расчет на опрокидывание или скольжение), усталостного разрушения (расчет на выносливость).

Расчет по второй группе предельных состояний имеет цель не допустить развитие чрезмерных деформаций (прогибов), исключить возможность образования трещин в бетоне или ограничить ширину их раскрытия, а также обеспечить в необходимых случаях закрытие трещин после снятия части нагрузки.

Расчет по первой группе предельных состояний является основным и используется при подборе сечений. Расчет по второй группе производится для тех конструкций, которые, будучи прочными, теряют свои эксплуатационные качества вследствие чрезмерных прогибов (балки больших пролетов при относительно малой нагрузке), образования трещин (резервуары, напорные трубопроводы) или чрезмерного раскрытия трещин, приводящего к преждевременной коррозии арматуры.

Нагрузки, действующие па конструкцию, и прочностные характеристики материалов, из которых конструкция изготовлена, обладают изменчивостью и могут отличаться от средних значений.

Поэтому для обеспечения того, чтобы за время нормальной эксплуатации сооружения не наступило ни одного из предельных состояний, вводится система расчетных коэффициентов, учитывающих возможные отклонения (в неблагоприятную сторону) различных (факторов, влияющих на надежную работу конструкции:

• коэффициенты надежности по нагрузке gf, учитывающие изменчивость нагрузок или воздействий;
• коэффициенты надежности по бетону gb и арматуре gs, учитывающие изменчивость их прочностных свойств;
• коэффициенты надежности по назначению конструкции gn, учитывающие степень ответственности и капитальности зданий и сооружений;
• коэффициенты условий работы gbi и gsi, позволяющие оценить некоторые особенности работы материалов и конструкций в целом, которые не могут быть отражены в расчетах прямым путем.

Расчетные коэффициенты устанавливают на основе вероятностно-статистических методов. Они обеспечивают требуемую надежность работы конструкций для всех стадий: изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации.

Таким образом, основная идея метода расчета по предельным состояниям заключается в обеспечении условия, чтобы даже в тех редких случаях, когда на конструкцию действуют максимально возможные нагрузки, прочность бетона и арматуры минимальна, а условия эксплуатации наиболее неблагоприятны, конструкция не разрушилась и не получила бы недопустимых прогибов или трещин. При этом во многих случаях удается получать более экономичные решения, нежели при расчете ранее применявшимися методами.
Сущность метода

Метод расчета конструкций по предельным состояниям является дальнейшим развитием метода расчета по разрушающим усилиям. При расчете по этому методу четко устанавливаются предельные состояния конструкций и вводится система расчетных коэффициентов, гарантирующих конструкцию от наступления этих состояний при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных характеристик материалов.

Стадии разрушения, но безопасность работы конструкции под нагрузкой оценивается не одним синтезирующим коэффициентом запаса, а системой расчетных коэффициентов. Конструкции, запроектированные и рассчитанные по методу предельного состояния, получаются несколько экономичнее.
4. Виды нагрузок. Нормативные и расчетные характеристики материалов.

В зависимости от продолжительности действия все нагрузки делятся на два вида: постоянные и временные. К пост.нагр. относятся массы несущих и ограждающих конструкций, масса и вес грунтов основания, воздействие предварительного напряжения. Временные нагр.делятся на: длительные, кратковременные и особые.

К длительным нагрузкам следует относить:

а) вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование;

б) вес стационарного оборудования: станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с арматурой, опорными частями и изоляцией, ленточных конвейеров, постоянных подъемных машин с их канатами и направляющими, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;

в) давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, избыточное давление и разрежение воздуха, возникающее при вентиляции шахт;

г) нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стеллажного оборудования в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, книгохранилищах, архивах и подобных помещениях;

д) температурные технологические воздействия от стационарного оборудования;

е) вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях;

ж) вес отложений производственной пыли, если ее накопление не исключено соответствующими мероприятиями;

з) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с пониженными нормативными значениями, приведенными в табл. 3;

 К кратковременным нагрузкам следует относить:

а) нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;

б) вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования;

в) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с полными нормативными значениями, кроме нагрузок, указанных в п. 1.7, а, б, г, д;

г) нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования (погрузчиков, электрокаров, кранов-штабелеров, тельферов, а также от мостовых и подвесных кранов с полным нормативным значением);

д) снеговые нагрузки с полным нормативным значением;

е) температурные климатические воздействия с полным нормативным значением;

ж) ветровые нагрузки;

з) гололедные нагрузки.

К особым нагрузкам следует относить:

а) сейсмические воздействия;

б) взрывные воздействия;

в) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;

г) воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых.

Основными характеристиками нагрузок. установленными в настоящих нормах, являют­ся их нормативные значения.

Нагрузка определенного вида характеризует­ся, как правило, одним нормативным значением. Для нагрузок от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, от мостовых и подвесных кранов, снеговых, температурных климатических воздействий устанавливаются два нормативных значения: полное и пониженное (вводится в рас­чет при необходимости учета влияния длитель­ности нагрузок, проверке на выносливость и в дру­гих случаях, оговоренных в нормах проектирования конструкций и оснований).

Расчетное значение нагрузки следует определять как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке _t, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию и принимаемый:

а) при расчете на прочность и устойчивость — в соответствии со СНиП;

б) при расчете на выносливость — равным единице:

в) в расчетах по деформациям — равным единице, если в нормах проектирования кон­струкций и оснований не установлены другие значения;

г) при расчете по другим видам предель­ных состояний — по нормам проектирования конструкций и оснований.

Расчетные значения нагрузок при наличии статистических данных допускается определять непосредственно по заданной вероятности их превышения.

При расчете конструкций и оснований для условий возведения зданий и сооружений рас­четные значения снеговых, ветровых, гололедных нагрузок и температурных климатических воздействий следует снижать на 20 %.

При необходимости расчета на прочность и устойчивость в условиях пожара, при взрывных воздействиях, столкновении транспортных средств с частями сооружений коэффициенты надежности по нагрузке для всех учитываемых при этом нагрузок следует принимать равными единице.
5. Конструктивные особенности железобетонных изгибаемых элементов. Основные положения расчета изгибаемых элементов по предельным состояниям.

Наиболее распространенные изгибаемые элементы железобетонных конструкций — плиты и балки. Плитами называют плоские элементы, толщина которых значительно меньше длины и ширины. Балками называют линейные элементы, длина которых значительно больше поперечных размеров А и B. Из плит и балок образуют многие железобетонные конструкции, чаще других — плоские перекрытия и покрытия, сборные и монолитные, а также сборно-монолитные.
Плиты и балки могут быть однопролетными и многопролетными.
Плиты в монолитных конструкциях делают толщиной 50—100 мм, в сборных — возможно тоньше.
Такие плиты деформируются подобно балочным конструкциям при различного рода нагрузках, если значение их не изменяется в направлении, перпендикуляриом пролету.
Армируют плиты сварными сетками. Сетки укладывают в плитах так, чтобы стержни их рабочей арматуры располагались вдоль пролета и воспринимали растягивающие усилия, возникающие в конструкции при изгибе под нагрузкой, в соответствии с эпюрами изгибающих моментов. Поэтому в пролетах плит сетки размещают понизу, а в многопролетных плитах — также и поверху, над промежуточными опорами. 
Стержни рабочей арматуры принимают диаметром 3—10 мм, располагают их на расстоянии (с шагом) 100—200 мм один от другого. 
Защитный слой бетона для рабочей арматуры принимают не менее 10 мм, в особо толстых плитах (толще 100 мм) не менее 15 мм.
Поперечные стержни сеток (распределительную арматуру) устанавливают для обеспечения проектного положения рабочих стержней, уменьшения усадочных и температурных деформаций конструкций, распределения местного воздействия сосредоточенных нагрузок на большую площадь. Поперечные стержни принимают меньшего диаметра общим сечением не менее 10 % сечения рабочей арматуры, поставленной в месте наибольшего изгибающего момента; размещают их с шагом 250—300 мм, но не реже чем через 350 мм. 
Армирование плит отдельными стержнями с вязкой их в сетки вручную с помощью вязальной проволоки применяют в отдельных случаях (плиты сложной конфигурации в плане или с большим числом отверстий и т. д.), когда стандартные сварные сетки не могут быть использованы. 
Железобетонные балки могут быть прямоугольного, таврового, двутаврового, трапециевидного сечения. 
Высота балок А колеблется в широких пределах; она составляет 1/10 часть пролета в зависимости от нагрузки и типа конструкции. В целях унификации высота балок назначается кратной 50 мм, если она не более 600 мм, и кратной 100 мм при больших размерах, из них предпочтительнее размеры, кратные 100 мм до высоты 800 мм, затем высоты 1000, 1200 мм и далее кратные 300. Ширину прямоугольных поперечных сечений принимают в пределах (0,3—0,5) h, а именно 100, 120, 150, 200, 220, 250 мм и далее кратной 50 мм, из них предпочтительнее размеры 150, 200 мм и далее кратные 100.
Для снижения расхода бетона ширину балок назначают наименьшей. В поперечном сечении балки рабочую арматуру размещают в растянутой зоне сечения в один или два ряда с такими зазорами, которые допускали бы плотную укладку бетона без пустот и каверн. Расстояние в свету между стержнями продольной арматуры, ненапрягаемой или напрягаемой с натяжением на упоры, должно приниматься не менее большего диаметра стержней, а также для нижних горизонтальных (при бетонировании) стержней не менее 25 мм и для верхних стержней не менее 30 мм; если нижняя арматура расположена более чем в два ряда, то горизонтальное расстояние между стержнями в третьем (снизу) и выше расположенных рядах принимается не менее 50 мм. 
В стесненных условиях стержни можно располагать попарно без зазоров. Расстояние в свету между стержнями периодического профиля принимают по номинальному диаметру. 
Продольную рабочую арматуру в балках (как и в плитах) укладывают согласно эпюрам изгибающих моментов в растянутых зонах, где она должна воспринимать продольные растягивающие усилия, возникающие при изгибе конструкции под действием нагрузок.
Для экономии стали часть продольных арматурных стержней может не доводиться до опор и обрываться в пролете там, где они по расчету на восприятие изгибающего момента не требуются. 
Площадь сечения продольной рабочей арматуры, в изгибаемых элементах должна определяться расчетом, но составлять не менее 0,05 % площади сечения элемента. 
Для продольного армирования балок обычно применяют стержни периодического профиля (реже гладкие) диаметром 12—32 мм.
В балках шириной 150 мм и более предусматривают не менее двух продольных (доводимых до опоры) стержней, при ширине менее 150 мм допускается установка одного стержня (одного каркаса). 
В железобетонных балках одновременно с изгибающими моментами действуют поперечные силы. Этим вызывается необходимость устройства поперечной арматуры. Количество ее определяют расчетом и по конструктивным требованиям.
Продольную и поперечную арматуру объединяют в сварные каркасы, а при отсутствии сварочных машин — в вязаные. Вязаные каркасы весьма трудоемки, их применяют лишь в случаях, когда по местным условиям изготовление сварных каркасов невозможно. 
Плоские сварные каркасы объединяют в пространственные с помощью горизонтальных поперечных стержней, устанавливаемых через 1—1,5 м. 
При армировании вязаными каркасами хомуты в балках прямоугольного сечения делают замкнутыми; в тавровых балках, в которых ребро сечения с обеих сторон связано с монолитной плитой, хомуты могут быть открытые сверху. В балках шириной более 35 см устанавливают многоветвевые хомуты. Диаметр хомутов вязаных каркасов принимают не менее 6 мм при высоте балок до 800 мм и не менее 8 мм при большей высоте. 
Поперечные стержни (хомуты) в балках и ребрах высотой более 150 мм ставят, даже если они не требуются по расчету; при высоте менее 150 мм поперечную арматуру можно не применять.
В балках высотой более 700 мм у боковых граней ставят дополнительные продольные стержни на расстояниях (по высоте) не более чем через 400 мм; площадь каждого из этих стержней должна составлять не менее 0,1 % той части площади поперечного сечения балки, которую они непосредственно армируют (высотой, равной полусумме расстояний до ближайших стержней, и шириной, равной половине ширины элемента, но не более 200 мм). Эти стержни вместе с поперечной арматурой сдерживают раскрытие наклонных трещин на боковых гранях балок.
Для объединения всех арматурных элементов в единый каркас, устойчивый при бетонировании, и для анкеровки концов поперечной арматуры у верхних граней балок ставят монтажные продольные стержни диаметром 10—12 мм. В сборных балках монтажные стержни могут быть использованы как расчетные в условиях транспортирования и монтажа.
Вместо поперечных стержней или в дополнение к ним в балках можно применять наклонные стержни. Они работают эффективнее поперечных стержней, поскольку больше соответствуют направлению главных растягивающих напряжений балки. Однако поперечные стержни при изготовлении балок удобнее и потому предпочтительнее.
Наклонные стержни обычно размещают под углом 45° к продольным. В высоких балках (более 800 мм) угол наклона может быть увеличен до 60°; в низких балках, а также при сосредоточенных грузах угол наклона уменьшают до 30 °.
При армировании балок вязаными каркасами для экономии стали и улучшения конструкции каркаса целесообразно устройство отгибов части продольных рабочих стержней. Прямые участки отгибов из гладких стержней оканчиваются крюками. 
В предварительно напряженных изгибаемых элементах арматуру располагают в соответствии с эпюрами изгибающих моментов и поперечных сил, возникающих от нагрузки. Армирование криволинейной напрягаемой арматурой более всего отвечает очертаниям траекторий главных растягивающих напряжений и потому наиболее рационально, но оно сложнее, чем армирование прямолинейной арматурой. В последнем случае кроме арматуры, воспринимающей усилия растянутой зоны под нагрузкой, часто ставят также арматуру у противоположной граня балки в количестве (0,15—0,25). Это полезно в элементах большой высоты, где усилие обжатия располагается вне ядра сечения и вызывает на противоположной стороне растяжеиие, которое может привести к образованию трещин; в этой зоне {в процессе изготовления элементов). В элементах небольшой высоты напрягаемую арматуру у верхней грани можно не ставить, раскрытие верхних трещин может быть погашено монтажной ненапрягаемой арматурой.
Наиболее рациональная форма поперечного сечення изгибаемых предварительно напряженных элементов — двутавровая, а при толстой стенке — тавровая. Сжатая полка сечения развивается по условию восприятия сжимающей равнодействующей внутренней пары сил изгибающего момента, возникающего в элементе под нагрузкой, а уширение растянутой зоны — по условию размещения в нем арматуры, а также по условию обеспечения прочности этой части сечения при обжатии элемента (для предварительно напряженных элементов).
Напрягаемую арматуру компонуют в растянутых зонах поперечных сечений. Если арматуру натягивают на бетон, то расстояние от поверхности элемента до поверхности канала принимают не менее 40 мм и не менее ширины канала; это расстояние до боковых граней элемента должно быть, кроме того, не менее половины высоты канала. Напрягаемая арматура, располагаемая в пазах или снаружи граней элемента, должна иметь толщину защитного слоя от наружной поверхности дополнительно наносимого бетона не менее 20 мм. Расстояние в свету между каналами для арматуры, натягиваемой на бетон, должно быть не менее диаметра канала и не менее 50 мм.
В предварительно напряженных балках особое значение имеет конструирование приопорных участков. Здесь происходит передача значительных усилий обжатия с арматуры на бетон через торцовые анкеры (при натяжении на бетон) или при арматуре без анкеров на концевых участках арматуры в зоне ее анкеровки. Здесь же при внеосевом воздействии напрягаемой арматуры на элемент возникают местные перенапряжения в торцовой части элемента, из-за чего могут образоваться трещины, раскрывающиеся по торцу и поверху на конце элемента. Поэтому надо усиливать концевые участки предварительно напряженных элементов. 
Местное усиление участков предварительно напряженных элементов под анкерами, а также в местах опи-рания натяжных устройств рекомендуется производить напрягаемой арматурой с помощью закладных деталей или дополнительной поперечной арматуры, а также увеличением сечения элемента на этих участках. Толщину защитного слоя у концов предварительно напряженных элементов на длине зоны передачи усилий с арматуры на бетон нужно увеличить, принимая ее при стержневой арматуре класса A-IV (Ат-IVC) И ниже, а также при арматурных канатах не менее 2d, а при стержневой арматуре класса A-V (Ат-V) И выше не менее 3d (d — диаметр арматуры или каната); при этом толщина защитного слоя должна быть не менее 40 мм для стержневой арматуры (всех классов) и не менее 20 мм для арматурных канатов. Для концевых частей элементов толщину защитного слоя допускается сохранять такой же, как и на остальной длине, при наличии стальной опорной детали, надежно заанкеренной в бетоне предварительно напряженного элемента, и дополнительной поперечной или косвенной арматуры, охватывающей все продольные напрягаемые стержни. 
Если напрягаемая арматура располагается у торцов элементов сосредоточенно у верхней и нижней граней, то необходимо у торца элемента предусматривать дополнительно напрягаемую или ненапрягаемую поперечную арматуру. Поперечную арматуру нужно напрягать до натяжения продольной арматуры, усилие натяжений в ней должно составлять не менее 15 % усилия натяжения продольной арматуры растянутой зоны у опорного сечения. Поперечные ненапрягаемые стержни должны быть надежно заанкерены по концам посредством приварки к закладным деталям. Ненапрягаемую поперечную арматуру нужно прини- мать такого сечения, которое способно воспринимать усилие, равное не менее 20 % усилия в продольной напрягаемой арматуре (нижней зоны опорного сечения), определяемого расчетом по прочности. Арматурные предварительно напрягаемые элементы, натягиваемые на бетон, необходимо снабжать анкерами. То же относится к арматурным элементам, натягиваемым на упоры, если сцепление их с бетоном недостаточно,— гладкой проволоке, многопрядным канатам. Эта анкеровка должна быть надежной на всех стадиях работы конструкции.
Особых анкерных устройств на концах напрягаемых арматурных элементов не требуется для натягиваемой на упоры высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля, арматурных канатов однократной свивки, стержневой арматуры периодического профиля.
По концам предварительно напряженных элементов при арматуре без анкеров, а также при наличии анкерных устройств производят местное усиление бетона с помощью дополнительных сеток или хомутов, охватывающих все продольные стержни. Длину участка усиления принимают равной двум длинам анкерных устройств.
В предварительно напряженных элементах на их концевых участках при арматуре без анкеров по нормам не допускается образования трещин при совместном действии всех нагрузок (кроме особых).
На крайних свободных (незащемленных) опорах изгибаемых элементов (балок, плит) без предварительного напряжения для обеспечения анкеровки продольных стержней арматуры (доводимых до опоры) эти стержни необходимо заводить за внутреннюю грань опоры не менее чем на 5d, если в приопорном участке элемента не предполагается образования трещин.
В качестве несущей арматуры в изгибаемых элементах при определенных условиях используют прокатные профили (жесткая арматура) и сварные пространственные арматурные каркасы.
Элементы с жесткой арматурой могут быть двух типов: с расположением профиля по всей высоте балки или полностью в растянутой зоне. В балках обоих типов ставят дополнительную арматуру в виде сварных сеток или хомутов и продольных монтажных стержней диаметром 8—10 мм. Эта арматура уменьшает раскрытие трещин в бетоне и улучшает его сцепление с жесткой арматурой. В балках первого типа поперечную арматуру ставят без расчета диаметром 6—8 мм. В балках второго типа поперечную арматуру определяют расчетом; при этом, кроме хомутов и сеток, возможна постановка отгибов, приваренных к верхней полке профиля. Защитный слой бетона для жесткой арматуры должен быть не менее 50 мм.
Несущие сварные каркасы изготовляют в виде пространственных ферм из стержней круглого и периодического профиля, а также мелкого фасонного проката. Эти каркасы конструируют как сварные стальные фермы, рассчитывая нх на нагрузки, возможные в период строительства, до отвердения бетона. При полных нагрузках несущие каркасы становятся арматурой железобетонной конструкции; пояса ферм работают как продольная арматура, нисходящие раскосы — как отгибы, а стойки — как поперечные стержни.

6. Конструктивные особенности сжатых и растянутых железобетонных элементов. Основные положения расчета таких элементов по предельным состояниям.

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм, загруженных по узлам восходящие раскосы и стойки решетки ферм, а также некоторые другие конструктивные элементы. В действительности, из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентриситетами.
По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом делают чаще всего квадратными или прямоугольными, реже круглыми, многогранными, двутавровыми. 
Размеры поперечного сечения колонн определяют расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматурных каркасов размеры прямоугольных колонн назначают кратными 50 мм, предподчтительнее кратными 100 мм.
Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования, монолитные колонны с поперечными размерами менее 25 см к применению не рекомендуются.
В условиях внецентренного сжатия находятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженные давлением от кранов, верхние пояса безраскосных ферм, стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающие боковое давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покрытия. В них действуют сжимающие силы N и изгибающие моменты М.
Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента ео называется эксцентриситетом. 
Поперечные сечения внецентренно сжатых элементов целесообразно делать развитыми в плоскости действия момента.

В условиях центрального (осевого) растяжения находятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раскосы ферм, стенки круглых в плане резервуаров для жидкостей и некоторые другие конструктивные элементы.

Центрально-растянутые элементы проектируют, как правило, предварительно напряженными, что существенно повышает сопротивление образованию трещин в бетоне.

Основные принципы конструирования 

железобетонных

 центрально- растянутых элементов такие же, как для сжатых элементов. Стержневую рабочую 

арматуру

, применяемую без преднапряжения, соединяют по длине обычно сваркой. Стыки внахлестку без сварки допускаются только в плитных и стеновых конструкциях.

Растянутая предварительно напрягаемая арматура (стержни, проволочные пучки, арматурные канаты) в линейных элементах не должна иметь стыков. В поперечном сечении предварительно напрягаемую арматуру размещают симметрично, чтобы при передаче обжимающего усилия избежать внецентренного

обжатия

 элемента.

При натяжении на бетон предварительно напрягаемая арматура в процессе обжатия не работает в составе поперечного сечения элемента. В этом случае целесообразно снабжать элемент небольшим количеством ненапрягаемой арматуры. Ее располагают ближе к наружным поверхностям, чтобы она давала больший эффект в усилении элемента против возможных внецентренных воздействий. В условиях внецентренного растяжения находятся стенки резервуаров, прямоугольных в плане, бункеров, нижние пояса безраскосных ферм и т.д. Внецентренно растянутые элементы обычно подвергают предварительному напряжению для повышения их трещиностойкости. Во внецентренно растянутых элементах р>0.05%.
Расчет элементов любого симметрического сечения При нагружении элементов любого симметричного сечения, внецентренно сжатых в плоскости симметрии, до предела их несущей способности наблюдаются два случая разрушения. 
Случай 1 относится к внецентренно сжатым элементам с относительно большими эксцентриситетами про-дольной силы. Напряженное состояние (как и разрушение элемента) по характеру близко к напряженному состоянию изгибаемых непереармированных элементов. Часть сечения, более удаленная от точки приложения силы, растянута, имеет трещины, расположенные нормально к продольной оси элемента; растягивающее усилие этой зоны воспринимается арматурой; часть сечения, расположенная ближе к сжимающей силе, сжата вместе с находящейся в ней арматурой. Разрушение начинается с достижения предела текучести (физического или условного) в растянутой арматуре. Разрушение элемента завершается достижением предельного сопротивления бетона и арматуры сжатой зоны при сохранении в растянутой арматуре постоянного напряжения, если арматура обладает физическим пределом текучести, или возрастающего напряжения, если арматура физического предела текучести не имеет. Процесс разрушения происходит постепенно, плавно.
Случай 2 относится к внецентренно сжатым элементам с относительно малыми эксцентриситетами сжимающей силы. Этот случай охватывает два варианта напряженного состояния: когда все сечение сжато или когда сжата его большая часть, находящаяся ближе к продольной силе, а противоположная часть сечения испытывает относительно слабое растяжение . Разрушается элемент вследствие преодоления предельных сопротивлений в бетоне и арматуре в частя сечения, ближе расположенной к силе. При этом напряжения (сжимающие или растягивающие) в части сечения, удаленной от сжимающей силы, остаются низкими, и прочность материалов здесь недоиспользуется. 
Внецентренно сжатые элементы в плоскости действия момента рассчитывают с учетом расчетного эксцентриситета продольных сил и случайного эксцентриситета. 
Прочность элемента в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, проверяют на действие продольной силы только со своим случайным эксцентриситетом.
В элементах, работающих по случаю 1, при расчете их несущей способности в сжатой зоне расчетное сопротивление бетона принимают постоянным, а в растянутой и сжатой арматуре расчетные сопротивления принимают равными соответственно Rs и Rsc. При расчете несущей способности элементов, работающих по случаю 2, действительную эпюру сжимающих напряжений, заменяют прямоугольной с ординатой, равной Rb, а расчетное сопротивление в сжатой арматуре с площадью сечения As принимают равным Rsc. В арматуре S с площадью сечения As напряжение os ниже расчетного.
7. Конструкция плоских железобетонных перекрытий. Виды перекрытий. Принцип расчета конструкций перекрытия.

По типу несущих конструкций различают многоэтажные здания стенового, каркасного  и комбинированного типа. Здания стенового типа возводят из стеновых материалов. Каркасные здания  строятся с применением стальных или железобетонных конструкций. В зданиях  комбинированного типа наружные стены возводятся из стеновых материалов, а внутренние несущие конструкции выполняются в виде каркаса. Железобетонные каркасные здания  экономически выгодно строить при числе этажей до 30. По способу возведения различают здания с монолитным и со сборным каркасами. В монолитных зданиях  общая устойчивость обеспечивается жесткостью узлов сопряжения колонн с перекрытиями и устройством диафрагм и ядер жесткости. В сборном варианте  применяют рамную, связевую или совмещенную рамно-связевую системы. При рамном каркасе,  узлы сопряжения колонн с ригелями перекрытий выполняют жесткими, при связевом шарнирными. В качестве связей в связевом или совмещенном каркасе выступают металлические связи,  жесткие диафрагмы  или ядра жесткости, в роли которых часто используются лифтовые шахты или лестничные клетки. Иногда эти элементы выполняют в монолитном железобетоне, тогда как колонны и перекрытия делаются сборными.

Одним из основных элементов конструктивной схемы зданий  являются плоские перекрытия. По своему конструктивному решению плоские перекрытия делятся на два основных вида  балочные и безбалочные. И те и другие могут быть монолитными, сборными, и сборно-монолитными. К сборно-момнлитным перекрытиям мы будем относить те конструкции,  в которых несущие элементы замоноличиваются или домоноличиваются после монтажа сборных элементов. Выбор конструктивного решения зависит от назначения проектируемого здания,  его архитектурно-планировочного решения, сроков возведения и других предъявляемых к зданию требований.

Виды перекрытий:

По назначению

• междуэтажные,
• подвальные,
• чердачные.

По конструкции

• часторебристые
• сборные
  
  • крупнопанельные на комнату
  • панельные
  • балочные из железобетонных, металлических, деревянных балок
• монолитные железобетонные
• сборно-монолитные
• кессонные
• шатровые
• кирпичные арочные сводчатые
• перекрытия-оболочки

Сводчатые перекрытия

 чаще всего встречаются в старых каменных домах.

8. Одноэтажные промышленные здания. Основные несущие железобетонные элементы таких зданий.

Одноэтажные Промышленные здания — наиболее распространенный тип зданий промышленных предприятий. Их доля в общем объеме современного промышленного строительства составляет 75—80%..
Одноэтажные Промышленные здания обычно используют для размещения производств с тяжелым технологическим и подъемно-транспортным оборудованием либо связанных с изготовлением крупногабаритных громоздких изделий, а также производств, работа которых сопровождается выделением избыточного тепла, дыма, пыли, газов и др. 

Одноэтажные Промышленные здания создают благоприятные условия для рациональной организации технологического процесса и модернизации оборудования, они позволяют располагать непосредственно на грунте фундаменты тяжелых машин и агрегатов с большими динамическими нагрузками, обеспечивают возможность равномерного освещения и естественной вентиляции помещений через световые и аэрационные устройства в покрытии. 

Однако строительство одноэтажных промышленных зданий требует большей (по сравнению с многоэтажным Промышленные здания) территории и соответственно больших затрат на инженерную подготовку строительной площадки. 

В массовом строительстве преобладают одноэтажные крановые многопролетные Промышленные здания прямоугольной (в плане) формы с верхним естественным освещением через фонари и проветриванием с помощью аэрационных устройств или систем механической вентиляции. 

Такие промышленные здания характерны для предприятий черной металлургии, машиностроения, металлообработки строительных материалов и ряда др. отраслей промышленности. 

Для производств со значительным выделением тепла или вредных газов применяют Промышленные здания, профиль покрытия которых определяется аэродинамическим расчетом; последний производится с целью создания наилучших условий для удаления нагретого или загрязненного воздуха под действием теплового и ветрового напора через аэрационные фонари и шахты в покрытии.

Для производств с особыми условиями стабильности температурно-влажностного режима и чистоты воздушной среды часто применяют многопролетные одноэтажные Промышленные здания с подвесными потолками, отделяющими расположенный в межферменном пространстве технический этаж (где размещаются инженерное оборудование и коммуникации) от основного объема здания, который в этом случае может быть надежно изолирован от воздействия внешней среды. 

Такие здания (обычно называют бесфонарными) имеют искусственное освещение, механическую вентиляцию и кондиционирование воздуха; их используют главным образом для размещения производств радиотехнической и электронной промышленности, приборостроения, прецизионного станкостроения, (производство искусственного волокна), текстильной и др. отраслей промышленности.

Для одноэтажных Промышленные здания массового строительства характерны следующие объемно-планировочные параметры: пролет 12—36 м, шаг колонн 6—12 м, высота помещений 5—12 м в бескрановых и 10—20 м в крановых зданиях. В отдельных случаях применяют укрупненные сетки колонн, если это обеспечивает более рациональное использование производственной площади и лучшие условия эксплуатации оборудования.

Когда по условиям производства необходимы значительные размеры пролетов и большая высота помещений (например, для предприятий судостроения, самолетостроения, транспортного машиностроения и т.п.), могут применяться одноэтажные Промышленные здания с пролетами до 100 м.

В ряде отраслей промышленности ( и др.) целесообразны одноэтажные Промышленные здания с размещением технологического оборудования на этажерках, получившие название производственных зданий павильонного типа.

9. Инженерные сооружения. Конструктивные особенности силосов. Основные сведения о расчете силосов.

Инженерные сооружения — это объемные, плоские или линейные наземные, надземные или подземные строительные системы, которые состоят из несущих и в отдельных случаях ограждающих конструкций и предназначены для выполнения производственных процессов различных видов, размещения оборудования, материалов и изделий, для временного пребывания и передвижения людей, транспортных средств, грузов, перемещения жидких и газообразных продуктов и т. д.

Инженерные сооружения классифицируются в основном по инженерному замыслу, который определяется целевым назначением объекта.

К инженерным сооружениям относятся: транспортные сооружения (железные дороги, шоссейные дороги, взлетно-посадочные полосы, мосты, эстакады и тому подобное), трубопроводы и коммуникации, дамбы, комплексные промышленные сооружения, спортивные и развлекательные сооружения и т. д.

Здания, которые используются или запроектированы для нескольких назначений (комбинированное жилье, гостиница и контора), должны быть идентифицированы по одному классификационному признаку согласно главному назначению. Главное назначение должно быть определено таким образом:

вычисляется процентное соотношение площадей различных по назначению помещений здания в составе полной общей площади с отнесением этих помещений согласно их назначению или использованию к соответствующей классификационной группировке;

потом здание классифицируется по методу «сверху — вниз». Здание сначала относят к разделу (один разряд кода), который охватывает всю или большую часть всей его общей площади. Далее их относят к подразделу (два разряда кода) — жилые здания, нежилые здания по наибольшему удельному весу площади в этом здании. Следующим шагом определяется группа (три разряда кода) по наибольшей части всей общей площади в пределах подраздела. Наконец, выбирается принадлежность здания к классу (четыре разряда кода) по наибольшей части всей общей площади в пределах группы.

Конструктивные особенности силосов     

Силоса отличаются от бункеров большими размерами по высоте. Конструктивно силоса выполняются так же, как и бункера. На ряде предприятий находятся в эксплуатации металлические силоса — как цилиндрические, так и прямоугольные. Чаще всего металлические емкости являются отпускными. Силоса также могут служить в качестве хранилищ готовой продукции либо использоваться как промежуточные емкости для хранения сырья или полуфабрикатов. Возводятся как отдельные силоса, так и группы силосов, объединенные в один общий склад.

Размеры силосов, их форма, количество, способы опоры на фундамент, а также расположение в плане назначаются в соответствии с требованиями технологического процесса, условиями загрузки и разгрузки, а также исходя из технико-экономических предпосылок.

Силоса бывают круглыми, квадратными, прямоугольными, шестигранными и многогранными. Предпочтение из-за простоты изготовления отдают круглым силосам. При такой форме стенки работают в основном на растягивающие усилия. Поэтому толщина их может быть небольшой. Эти силоса целесообразно выполнять с предварительным напряжением по внешнему периметру стенок. Благодаря этому бетон стенок получит напряжение сжатия, и в процессе работы при надлежащей величине усилия сжатия никогда не будет растянут.

При проектировании корпусов силосов круглой формы рекомендуется предусматривать их расположение рядами. Шахматное расположение допускается в отдельных случаях, например при расширении существующих силосных корпусов. Если цилиндрические силоса располагаются вплотную в два или несколько рядов, то между цилиндрами образуются полости «звездочки», которые могут быть использованы как добавочные ячейки для хранения груза или для установки в них лестниц, фильтров и другого оборудования. При прямоугольном, квадратном или шестигранном сечениях ячейки каждого силоса располагаются вплотную. При квадратном или прямоугольном сечении ячеек внешнее очертание всего силосного склада будет прямоугольным. Квадратное или прямоугольное сечение принимается в тех случаях, когда силоса должны иметь большое.

Квадратное сечение рационально при размерах сторон не более 3…4 м. При больших размерах сторон квадратных или прямоугольных силосов в стенках возникают значительные изгибающие моменты, что требует увеличения их сечения. Используя предварительное напряжение стенок, можно получить рациональную конструкцию с ячейками 4…5 м при хорошем использовании силосного хранилища в плане.
За рубежом широкое распространение получили силосные склады шестиугольных и восьмиугольных силосов. Такие силоса сочетают в себе преимущества круглых и квадратных:
— отпадает необходимость в устройстве криволинейной опалубки;
— при наличии коротких пролетов в стенках возникают небольшие изгибающие моменты;
— полностью используется пространство склада;
— загрузка отдельных силосов не сказывается на работе остальных.
Силосные хранилища при незначительных площадях застройки могут иметь большую емкость. Обычно только несущая способность грунтов ограничивает высоту силосных складов, которые используются для хранения зерна, цемента, угля, соды, сахара, руды и других насыпных грузов.
При выборе типа силосного склада необходимо иметь в виду его непригодность для хранения сыпучих грузов, способных слеживаться или возгораться, или имеющих структуру, разрушающуюся под значительным давлением.

10. Каменные конструкции. Основные материалы, применяемые для каменных и армокаменных конструкций. Работа и принцип расчета сжатых элементов.
Каменные конструкции — один из наиболее древних видов конструкций. Во многих странах сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества. Каменные конструкции долговечны, огнестойки, могут быть изготовлены из местного сырья, это обусловило их широкое распространение и в современном строительстве. К недостаткам Каменные конструкции относятся сравнительно большой вес, высокая теплопроводность; кладка из штучного камня требует значительного затрат ручного труда. В связи с этим усилия строителей направлены на разработку эффективных облегчённыхКаменные конструкции с применением теплоизолирующих материалов. Стоимость Каменные конструкции (фундаменты, стены) составляет от 15 до 30% общей стоимости здания.

Были изучены особенности работы каменной кладки из различных видов камня и раствора, а также факторы, влияющие на её прочность. Установлено, что в каменной кладке, состоящей из отдельных чередующихся слоев камня и раствора, при передаче усилия по всему сечению возникает сложное напряжённое состояние и отдельные камни (кирпичи) работают не только на сжатие, но и на изгиб, на растяжение, срез и местное сжатие. Причиной этого являются неровности постели камня, неодинаковые толщина и плотность горизонтальных швов кладки, что зависит от тщательности перемешивания раствора, степени разравнивания и обжатия его при укладке камня, условий твердения и др. Кладка, выполненная квалифицированным каменщиком, прочнее (на 20—30%), чем выполненная рабочим средней квалификации. Др. причина сложного напряжённого состояния кладки — различные упруго-пластические свойства раствора и камня. Под действием вертикальных сил в растворном шве возникают значительные поперечные деформации, которые ведут к раннему появлению трещин в камне. Наибольшей прочностью при сжатии (при использовании камней правильной формы) обладает кладка из крупных блоков, а наименьшей — из рваного бутового камня и кирпича. Более высокие камни имеют и больший момент сопротивления, что значительно увеличивает их противодействие изгибу. Прочность вибрированной кирпичной кладки при оптимальных условиях вибрирования примерно вдвое выше прочности ручной кладки и приближается к прочности кирпича. Это объясняется лучшим заполнением и уплотнением растворного шва и обеспечением тесного контакта раствора с кирпичом.

Для Каменные конструкции применяют искусственные и естественные каменные материалы: 

кирпич

 строительный, керамический и бетонные камни и блоки (сплошные и пустотелые), камни из тяжёлых или лёгких горных пород (известняка, песчаника, туфа, ракушечника и т.п.), крупные блоки из обычного (тяжёлого), силикатного и лёгкого бетонов, а также 

растворы

 строительные. Материал для каменной кладки выбирается в зависимости от капитальности сооружения, прочности и теплоизоляционных свойств конструкций, наличия местного сырья, а также исходя из экономических соображений. Каменные материалы должны удовлетворять требованиям прочности, морозостойкости, теплопроводности, водо- и воздухостойкости, водопоглощения, стойкости в агрессивной среде, иметь определённую форму, размеры и фактуру лицевой поверхности. К растворам предъявляются требования прочности, удобоукладываемости, водоудерживающей способности и др.

---

Железобетонные и каменные конструкции