Коэф. условий работы.Степень ответственности зданий и сооружений

Для учета возможной изменчивости нагрузки и прочностных характеристик материалов установлены следующие расчетные коэффициенты:

1) коэффициенты перегрузки п, вводимые на дейст­вующие нагрузки;

2) коэффициенты безопасности по материалу kб, вво­димые на характеристики прочности материалов;

3) коэффициенты условий работы, т, дающие воз­ожность оценить некоторые особенности работы мате­риалов, а также конструкций в целом, которые не могут быть отражены в расчетах прямым путем.

Коэффициенты перегрузки п>1* установлены нор­мами для нагрузки каждого вида в зависимости от ее изменчивости, а коэффициенты безопасности kб>1— для каждого материала в зависимости от изменчивости его характеристик прочности. Чем больше изменчивость нагрузки, тем больше п; чем больше изменчивость проч­ности материала, тем больше rб, и наоборот.

Степень изменчивости нагрузок и прочностных харак­теристик материалов устанавливают по статистическим данным большого числа наблюдений за изменением на­грузки и результатов испытаний прочности образцов материала, на основании ко­торых строят «кривые распределения»

 

Структуры расчетных формул по 1-ой и 2-ой группам пред. сост.

Расчет по первой группе предельных состояний дол- ] жен гарантировать сохранение несущей способности / конструкции с учетом возможной изменчивости нагру­зок в большую сторону и прочностных характеристик материалов в меньшую сторону.

Расчет по второй группе предельных состояний дол­жен гарантировать сохранение эксплуатационных ка­честв конструкции с учетом изменчивости прочностных и деформативных свойств материалов.

Расчетное условие имеет вид f<=fn

При необходимости исключить образование трещин в железобетонной конструкции с учетом изменчивости прочностных характеристик материалов, а для некоторых видов конструкций также и возможной изменчивости нагрузки в левой части расчетных формул записывают усилие N^н, которое испытывает элемент от норматив­ных нагрузок (или N от расчетных нагрузок), а в пра­вой части усилиеNt, которое воспринимает элемент непосредственно перед образованием трещин в бетоне при соответствующих коэффициентах безопасности и условий работы.

Расчетное условие записывают в виде!!!!!!

Если образование трещин допустимо, то должна быть ограничена ширина их раскрытия.

Расчетное условие следующее:

Ат<=Атн

 

Виды бетона для строительных конструкций

Дня несущих железобетонных конструкций применяют следующие бетоны основных видов:

тяжелый бетон — бетон плотной структуры, на цементном вяжущем и на плотных заполнителях, крупнозернистый, тяжелый по плотности

бетон на пористых заполнителях — бетон плотной структуры, на цементном вяжущем, на пористых заполнителях, легкий или облегченный по плотности при любых условиях твердения.

Для сборных конструкций заводского изготовления рекомендован также силикатный бетон

Бетоны поризованные и ячеистые, а также на пористых заполнителях применяют преимущественно для ограждающих конструкций.. Бетоны легкие допустимо применять в несущих конструкциях при плотности более 1200 кг/м8. Особо легкие бетоны реко-. мендуются в качестве теплоизоляции, а особо тяжелые — в основном для биологической защиты от излучений. Бетоны мелкозернистые применяют в армоцементных конструкциях для заполнения швов в сборных конструкциях, а также для защиты от коррозии и обеспечения сцепления с бетоном напрягаемой арматуры, расположенной в каналах, пазах и на поверхности конструкций.

Для тяжелых бетонов в качестве плотных заполнителей применяют щебень из камней тяжелых пород — песчаника, гранита, диабаза и других и природный кварцевый песок. Пористыми заполнителями могут быть легкие естественные породы. и искусственные материалы.; соответственно названию заполнителя различают шлакобетон, перлитобетон, керамзито-бетон и др.

Основы прочности бетона

Так как бетон представляет собой неоднородный материал, внешняя нагрузка создает в нем сложное напряженное состояние. В бетонном образце, подвергнутом сжатию, напряжения концентрируются на более жестких частицах, обладающих большим модулем упругости, вследствие чего по плоскостям соединения этих частиц возникают усилия, стремящиеся нарушить их связь. В то же время происходит концентрация на­пряжений в местах, ослабленных порами и пустотами.

Разрушение сжимаемого образца, как показывают опыты, возникает вследствие разрыва бетона в попереч­ном направлении. Сначала по всему объему возникают микроскопические трещины отрыва, которые с ростом нагрузки соединяются, образуя видимые трещины. Затем трещины рас­крываются и наступает разрушение бетона.

Структура бетона, обусловленная неоднородностью состава и различием способов приготовления, приводит к тому, что при испытании образцов, изготовленных из одной и той же бетонной смеси, получают неодинаковые показатели прочности. Прочность бетона зависит от ряда факторов, основными из которых являются:

технологические факторы; возраст и условия тверде­ния; форма и размеры образца; вид напряженного со­стояния и длительность воздействия.

I-зона уплотнения;

II-зона микротрещинообразования; III-зона макротрещинообразования

 

Марки и классы бетона

Класс бетона — одно из нормируемых значений унифици­рованного ряда данного показателя качества бетона, принимаемое с гарантированной обеспеченностью 0,95.

Марка бетона — одно из нормируемых значений унифи­цированного ряда данного показателя качества бетона, принимае­мое по его среднему значению с доверительной вероятностью 0,5.

Для бетонных и железобетонных конструкций должны преду­сматриваться следующие проектные классы и марки бетонов:

а) классы бетонов по прочности на осевое сжатие тяжелых бето­нов на плотных заполнителях — В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60; бетонов на пористых заполнителях — В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; ВЗО; В35; В40; бетонов ячеистых — В1,5; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10.

б) классы бетонов по прочности на осевое растяжение — Вt0,8; Вt1,2; Вt1,6; Вt2; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2.

в) марки бетона по морозостойкости — F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;

г) марки бетона по водонепроницаемости — W2, W4, W6, W8, W10, W12;
д) марки бетона по плотности: тяжелые бетоны — D2200; D2300; D2500; легкие бетоны — D800; D900; D1000; D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; D1700; D1800; D1900; D2000; D2100; D2200.

Для железобетонных конструкций следует применять тяжелый бетон класса не ниже В10 и бетон на пористых заполнителях не ниже В3,5.

Для предварительно напряженных конструкций необходим бо­лее прочный бетон. При арматуре из высокопрочной проволоки и стальных канатов применяется преимущественно бетон классов ВЗО, В40.

 

10. Прочностные свойства бетона. Прочность бетона при сжатии. Значения по результатам испытаний контрольных образцов вычисляют по следующим формулам.

Кубиковая прочность бетона при сжатии

_i=N/A=N/a²

где а=15 см — ребро стандартного куба.

Прочность бетона при сжатии можно определить также испытанием образцов-цилиндров диаметром 15см и высотой 30 см.

Призменная прочность R_bn, которая определяется по формуле и обычно составляет 0,75 кубиковой прочности:

R_bn=0,75R при h/a=4.

Прочность бетона при растяжении. Временное сопро­тивление бетона осевому растяжению R_btn можно вы­числить по эмпирической формуле в зависимости от ку­биковой прочности бетона при сжатии R:

R_btn=0,5

При осевом растяжении образцов в виде восьмерки R_btn=N/A. При испытании балок вре­менное сопротивление бетона осевому растяжению вы­числяют по разрушающему моменту М:

R_btn=М /W=3.5М/bh²,

где W==bh²/6 — момент сопротивления прямоугольного поперечного сечения балки шириной b и высотой h; у= 1,7 — множитель, учитывающий криволинейный характер эпюры напряжений в бетоне растянутой зоны.

Прочность бетона при срезе и скалывании. Временное сопротивление бетона при срезе R_sh в случаях, когда не проводят специальных испытаний, можно определять по эмпирической формуле

R_sh= 0,7 . или R_sh=2R_bt.

Согласно опытным данным, временное сопротивление скалыванию бетона при изгибе R_sh в 1,5—2 раза больше R_bt.

 

Объемные деформации бетона.

Усадка и набухание. Под усадкой в общем случае принято понимать объемное сокращение бетона в результате физико-химических процессов, происходящих при взаимодействии цемента с водой. Усадку бетона рассматривают как свойства микроструктуры твердеющего цементного камня. Величина деформации усадки во времени зависит от многих факторов. Усадку подразделяют: химическая усадка, связанная с потерей воды; физическая усадка, связанная с потерей свободной влаги бетона.