Метод предельных состояний — раздел Образование, Железобетонные конструкции При Расчете По Методу Предельных Состояний Четко Выделены Предельные Состояни…
При расчете по методу предельных состояний четко выделены предельные состояния конструкции, использована система частных коэффициентов безопасности, введение которых гарантирует, что предельное состояние конструкции не наступит при самых неблагоприятных значениях и сочетаниях нагрузок и минимальных значениях прочностных характеристик материалов.
Предельным состоянием является такое состояние, при достижении которого конструктивная система или составляющий ее элемент перестают удовлетворять заданным требованиям.
При расчетах железобетонных конструкций выделяют две группы предельных состояний:
- предельные состояния первой группы, связанные с потерей прочности, устойчивости и другими формами разрушения конструктивной системы или ее элементов, создающего опасность для жизни людей;
- предельные состояния второй группы, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций и связанные с ограничением: а) чрезмерных деформаций и перемещений, неблагоприятно воздействующих на внешний вид конструкции, затрудняющих протекание технологических процессов, создающих повреждения отделки и других неконструктивных элементов;
- б) недопустимого трещинообразования в бетоне конструкции, неблагоприятно влияющего на ее внешний вид и долговечность;
- в) вибрационных воздействий, создающих дискомфорт для людей, повреждения зданий или их частей.
Расчеты по предельным состояниям первой группы, являются наиболее важными и ответственными, т.к. они предопределяют безопасность конструкции и включают:
- расчеты по прочности;
- расчеты по устойчивости формы и устойчивости положения (опрокидывание, скольжение, всплытие и т.д.);
- расчеты на выносливость при действии многократно повторяющейся нагрузки.
Расчет по предельным состояниям первой группы производят из условия, по которому усилия от расчетных воздействий не превышают предельных усилий, которые может воспринять конструкция в расчетном сечении с трещиной. Расчетным критерием исчерпания несущей способности конструкций и систем из них при действии изгибающих моментов, продольных и поперечных сил следует считать исчерпание прочности сечений, влекущее за собой потерю геометрической неизменяемости конструкции, системы или отдельного элемента.
Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:
- расчеты по образованию, раскрытию и закрытию (зажатию) трещин;
- расчеты по деформациям (прогибам, перемещениям).
При расчете по предельным состояниям второй группы проверяется общее условие, согласно которому значения расчетных эффектов, вызванных воздействиями (ширина раскрытия трещин или прогибы) не должны превышать допустимых значений, установленных нормативным документом.
При назначении частных коэффициентов безопасности метода предельных состояний нормативные документы допускают два подхода:
- а) по соглашению специалистов, основываясь на долговременном инженерном опыте проектирования и строительства объектов (метод экспертных оценок);
- б) по результатам статистического моделирования на базе экспериментальных данных и полевых наблюдений, исходя из назначенной меры безопасности конструкции.
Как показывает анализ, принятая в нормативных документах система частных коэффициентов безопасности позволяет производить расчет по первой группе предельных состояний конструкций, относящихся в основном ко второму классу надежности.
При расчетах по предельным состояниям второй группы используют нормативные значения воздействий и нормативные значения характеристик свойств материалов, принимая значения частных коэффициентов безопасности равными единице.
Расчет бетонных, железобетонных и предварительно напряженных конструкций по прочности следует производить исходя из общего условия метода предельных состояний
S d £ Rd (7.1)
S d
R d
¾ при линейно-упругом, нелинейном, пластическом расчетах сечений:
; (7.2)
¾ при нелинейных расчетах конструкций:
, (7.3)
f cm
f yR
f pR
a d
g R
Расчет по раскрытию трещин следует производить из условия
w k £ wlim , (7.4)
w k
w lim
Расчет железобетонных конструкций по деформациям следует производить из условия:
a k £ alim , (7.5)
a k
a lim
Все темы данного раздела:
Учебно-методический комплекс для студентов специальности 1-70.02.01 «Промышленное и гражданское строительство Новополоцк, 2008 предисловие К
Наименование разделов и тем лекций, их содержание Кол-во часов Раздел 1. Физико-механические свойства материалов железобетона и основы
Наименование тем практических занятий, их содержание Кол-во часов Тема 1. Расчет прочности нормальных сечений железобетонных элементов
3. СНБ 5.03.01–02. «Конструкции бетонные и железобетонные».– Мн.: Стройтехнорм, 2002 г. – 274 с. 4. ТКП EN 1992-1-1-2009 – «Проектирование железобетонных конструкций» 5. СНиП 2.07
Ежегодный объем производства и применение бетона и железобетона в мировой практике строительства намного опережает другие виды материалов. Благодаря высоким физико-механическим свойствам, доступнос
Свойство Обычная железобетонная Предварительно напряженная Прочность бетона fc, МП
По влиянию на развитие мировой цивилизации изобретение железобетона смело можно поставить в один ряд с открытием электричества или появлением авиации.
- 1850 г. — Ламб
Приоритетные направления развития и применения железобетона на современном этапе: – разработка высокопрочных, быстротвердеющих легких и коррозионностойких бетонов с применением химических
Прочность на сжатие является важнейшим классификационным показателем, характеризующим технические свойства бетона, как строительного материала. Нормативные документы определ
Нормативный документ Вид образца; контролируемая характеристика Размеры, мм Нормативная характеристика &nb
С определенным допущением, при выполнении инженерных расчетов прочность бетона на растяжение принято определять в зависимости от прочности на сжатие. В основном взаимосвязь между средней прочностью
Учитывая всю сложность проблемы, при расчетах железобетонных конструкций в качестве базовых используют прочностные и деформационные характеристики бетона, получаемые в условиях осевого кратковремен
Усадка и набухание. Под усадкой в общем случае принято понимать объемное сокращение бетона (раствора, цементного камня) в результате физико-химических процессов, происходящих п
Характеристикой упруго-пластических свойств бетона является его модуль деформаций, устанавливающий зависимость между напряжениями и относительными деформациями в любой точке диаграммы деформировани
Как было показано выше, при расчетах железобетонных конструкций диаграмма деформирования (состояния) рассматривается как обобщенная характеристика механических свойств бетона. Для ее аналитического
Опыты показывают, что если сжимающая нагрузка действует на бетонный образец длительное время, его деформация возрастает, стремясь при достаточно продолжительном нагружении (в течение нескольких лет
Под арматурой традиционно понимают гибкие стальные стержни, размещаемые в массе бетона таким образом, чтобы они эффективно воспринимали растягивающие усилия, вызванные внешними нагрузками и воздейс
Механические свойства (прочностные и деформативные) арматурных сталей устанавливают по диаграммам деформирования «напряжения – деформации», полученным при испытании прямым растяжением опытных образ
В соответствии с требованиями норм в качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций следует применять гладкую стержневую арматуру класса S240 и арматуру периодического профиля S400 и S5
Для арматуры, имеющей физический предел текучести, зависимость «ss–es» допускается принимать с горизонтальным участком от относительных деформаций до es
Ненапрягаемую арматуру железобетонных конструкций изготавливают на заводах, как правило, в виде арматурных сварных изделий – сварных сеток и каркасов. Продольные и поперечные стержни сеток и каркас
Основным фактором, обеспечивающим совместную работу арматуры и бетона в конструкции и позволяющим работать железобетону как единому монолитному телу является надежное сцепление арматуры с бетоном.
В железобетонных конструкциях стальная арматура вследствие ее сцепления с бетоном становиться внутренней связью, препятствующей свободной усадке бетона. Согласно опытным данным, усадка и набухание
Экспериментальными исследованиями железобетонных элементов, подвергнутых действию изгибающих моментов и продольных сил (растягивающих или сжимающих), установлено, что все они в процессе нагружения
Элементы конструктивной системы подвергаются двум видам воздействий, к которым относят: силы, приложенные непосредственно к конструкции и вызывающие в ее элементах напряжения либо перемеще
Прочностные характеристики бетона и арматуры, как и большинства материалов, не являются постоянными величинами в пределах назначенных классов. Так, например, прочность бетона, изготовленного из одн
Согласно положения норм проектирования расчет железобетонных конструкций по прочности сечений нормальных к продольной оси при действии изгибающих моментов и продольных сил может выполнятся с исполь
Метод расчета по предельным усилиям базируется на принципе пластического разрушения сечения, при котором достигаются предельные напряжения в растянутой арматуре и сжатом бетоне (принцип А.Ф. Лолейт
Проверку прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов производят из условия: , (8.6)
В общем случае расчеты железобетонных конструкций на действие изгибающих моментов и продольных сил (сжимающих и растягивающих), по прочности (несущей способности) и пригодно
В общем случае при расчетах в рамках деформационной модели предельные усилия, которые способен воспринять железобетонный элемент в сечении с трещиной, определяют из совместного решения системы урав
Прочность изгибаемых железобетонных элементов следует проверять из условия MSd £ MRd, при заданных размерах сечения b´h, площади растянутой арматуры
При расчете внецентренно сжатых элементов следует учитывать влияние прогиба элемента на увеличение начального эксцентриситета продольной силы, а, следовательно, и изгибающих моментов. Когда сжатый
При расчете внецентренно сжатых элементов используют приближенные (упрощенные) методы, позволяющие учесть влияние прогиба на величину начального эксцентриситета, т.е. изменение величины начального
Конструктивные системы и элементы в расчетах подразделяют на связевые и рамные в зависимости от способности связевых элементов воспринимать горизонтальные нагрузки, а также на смещаемые и несмещаем
Определение гибкости сжатого элемента связано с установлением его расчетной длины l0, которая в свою очередь зависит от фактической длины колонны (стойки) lcol и
«устойчивой прочности» гибкого элемента Метод «устойчивой прочности» относится к методам второй группы. Если принять, что упругая линия внецентренно сжатого элемента с шар
Полный расчетный эксцентриситет при применении методов первой группы определяют по формуле: , (10.36) где: e
При расчете внецентренно растянутых элементов рассматривают два характерных случая в зависимости от расположения в сечении растягивающего усилия NSd. Если продольное раст
В отличие от зоны «чистого изгиба», где действуют, главным образом, нормальные напряжения, в приопорной зоне железобетонная конструкция работает в условиях плоского напряженного состояния при совм
Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил, в которых отсутствует вертикальная и (или) наклонная (отогнутая) арматура, согласно требованиям норм следует производить из ус
Расчет железобетонных элементов с поперечной арматурой на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине (рис. 12.4) должен производиться по наиболее опасному наклонному се
Расчет железобетонных элементов при действии изгибающего момента для обеспечения прочности по наклонной трещине (рис. 13.1) должен производиться по опасному наклонному сечению из условия:
Впервые метод ферменной аналогии для расчета прочности наклонных сечений был предложен в начале ХХ века практически одновременно Мёршем (Германия) и Риттером (Швейцария), поэтому трад
При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов, подвергнутых действию местных сжимающих нагрузок, в качестве прочностной характеристики бетона следует принимать расчетное сопротивлени
При косвенном армировании элементов из тяжелого бетона сварными поперечными сетками прочность сечения, подвергнутого действию местной нагрузки, следует проверять по формуле:
Расчет железобетонных элементов по прочности на отрыв от действия нагрузки, приложенной к нижней грани или в пределах высоты сечения следует производить из условия (рис 14.1):
Продавливание (местный срез) железобетонных конструкций является результатом действия сосредоточенных сил или реакций, приложенных к сравнительно малым площадкам, называемых согласно нормативным до
Влияние многократно повторяющихся нагружений, которые могут вызвать усталостное разрушение конструкции, следует учитывать в расчетах, если они появляются не менее 5´105 –кра
Трещиностойкость железобетонных конструкций – способность железобетонной конструкции сопротивляться образованию и раскрытию трещин. Трещины в бетоне конструкций образуются уже в процессе формирован
Расчетную ширину wk трещин, наклонных к продольной оси элемента, нормы рекомендуют определять по формуле (16.5) с заменой Sr на Sr,
Ограничение прогибов железобетонных конструкций связано с необходимостью обеспечения условий нормальной эксплуатации зданий и сооружений, в которых эти конструкции использованы. Предельно допустимы
Точные методы определения прогибов железобетонных конструкций требуют учета в расчетах многих параметров, влияющих на деформации и напряжения в бетоне и арматуре, что в конечном итоге влияет на вел
Расчет прогибов железобетонных элементов, работающих без трещин, производят в соответствии с линейно-упругой моделью. Прогибы железобетонного элемента a(x) в стадии I напряженно-деформирован
Определение кривизны железобетонного элемента, работающего с трещинами. В элементе, работающем с трещинами, изгибная жесткость изменяется по длине элемента, при этом ощу
Требования по долговечности бетонных и железобетонных конструкций обеспечиваются выполнением расчетных условий предельных состояний, а также конструктивными требованиями, изложенными ниже, в зависи
Расстояние в свету между стержнями продольной арматуры должно обеспечивать совместную работу бетона и арматуры, качественную укладку и уплотнение бетонной смеси и не должно быть менее значений, пок
Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также с целью фиксации в проектном положении и предотвращения бокового выпучивания в любом направлении продольных
Условия применения Максимально допустимые диаметры продольной арматуры, мм для внецентренно сжатых элементов для изгибаем
Предварительное напряжение конструкции с использованием арматурных элементов может быть выполнено, главным образом, тремя основными методами: 1) при предварительном напряжении арматуры на
При нагружении железобетонной конструкции в материалах растянутой зоны (бетон и арматура) в результате их совместной деформации возникают растягивающие усилия. Усилия (F), действующ
Общим требованием при назначении величины предварительного напряжения является создание такого натяжения арматуры, которое приводило бы к оптимальному напряженному состоянию бетона и арматуры в кон
Усилие предварительного напряжения не остается постоянным во времени в результате потерь, начинающихся практически с момента натяжения арматурных элементов и развивающихся в течение всего периода э
Потери от внутреннего трения в натяжных устройствах. Этот вид потерь обусловлен трением движущихся частей натяжных домкратов и других приспособлений о неподвижные части установ
При расчете предварительно напряженной конструкции по предельным состояниям первой и второй групп следует принимать усилия предварительного обжатия, соответствующее рассматриваемой расчетной ситуац
Нормальные напряжения sх в бетоне следует рассчитывать как для линейно-упругого материала, принимая соответствующие знаки при NSd, NPd, NSd
При проектировании предварительно напряженных конструкций действуют все требования, касающиеся материалов, основ проектирования и конструирования, относящиеся к железобетонным конструкциям. При это
Расчет предварительно напряженных элементов по прочности на действие изгибающих моментов и продольных сил. В общем случае расчет предварительно напряженных элементов по прочнос
Ограничение напряжений в бетоне. Сжимающие напряжения в бетоне в момент передачи усилия обжатия не должны превышать значений, представленных ниже: в элементах с натяже
Расстояния в свету между стержнями (при натяжении арматуры на упоры) или оболочками канатов напрягаемых элементов при натяжении на бетон по высоте и ширине сечения должны назначаться с учетом напра
Толщина защитного слоя бетона определяется из условия обеспечения прочности бетона в процессе его обжатия и долговечности конструкции при дальнейшей эксплуатации. Защитный слой бетона може
В предварительно напряженных конструкциях, независимо от способа натяжения арматуры, следует обеспечивать ее надежную анкеровку на концевых участках. При этом установка анкеров (анкерных у
Организация практических занятий основывается на логической последовательности их проведения после изучения физико-механических свойств материалов железобетона и основ метода расчета конструкций по
№1. Проверить прочность балки прямоугольного сечении с размерами b=200мм, h=600мм, с=50мм. Бетон класса С12/15. Растянутая арматура класса
№1. Определить площадь сечения продольной арматуры для балки прямоугольного сечения с размерами b = 350 мм, h = 600 мм. Бетон класса С 12/15. Арматура класса S 400. Изгибающий моме
Цель занятия: Научиться определять прочность, а также подбирать площадь поперечного сечения продольной арматуры элементов таврового профиля в зависимости от положения нейтрально
№1. Проверить прочность балки таврового сечении с размерами bf=900мм, hf=50мм, bw=200мм, h=400мм с=40мм. Бетон тяжелый класса С16/2
№1.Определить площадь сечения арматуры колонны многоэтажного рамного каркаса с размерами сечения b=350мм,h=350мм,c=50мм,c1=50мм. Бетон тяжелый класса С
Цель занятия: Научиться определять расчетную прочность наклонных сечений изгибаемых элементов при действии поперечных сил, а также проектировать поперечное армирование для таких
№1 Проверить прочность балки по наклонным сечениям прямоугольного профиля с размерами b=200 мм, h=600 мм, с=50 мм., Бетон класса С12/15. Растя
№1. Определить параметры напряженно-деформированного состояния, момент образования трещин и прочность нормального сечения балки таврового сечения, с размерами bf=900мм,
Арматура для железобетонных изделий и конструкций Арматура– элемент усиления конструкции (изделия) из бетона, органически включенный в е
