Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Билет 12
Прочность бетона: кубиковая и призменная прочность.
Кубиковой прочностью бетона называют временное сопротивление сжатию бетонных кубов. При осевом сжатии кубы разрушаются вследствие разрыва бетона в поперечном направлении. Силы трения, возникающие по опертым граням, оказывают ощутимое влияние на кубиковую прочность вследствие того, что они препятствуют развитию свободных поперечных деформаций. Влияние сил трения по мере удаления от этих граней уменьшается, поэтому после разрушения куб приобретает форму четырех усеченных пирамид. Если устранить влияние сил трения (смазкой контактных поверхностей), трещины разрыва становятся вертикальными, параллельными действию сжимающей силы и сопротивление куба значительно уменьшится. Согласно стандарту, кубы испытывают без смазки поверхностей, вследствие чего их прочность зависит от размеров кубов. Так, если прочность куба с ребром 15 см принять за , то кубы с ребром 10 см покажут прочность 1,12, а с ребром 20 см- 0,93.
Кубиковая прочность непосредственно в расчетах не используется, а служат только для контроля качества бетона.
Призменной прочностью называют временное сопротивление сжатию бетонных призм. Она является основной расчетной характеристикой прочности бетона сжатых элементов. Призменная прочность меньше кубиковой. Опыты показывают, что с увеличением высоты призмы влияние сил трения на прочность уменьшается и при отношении оно практически становится равным нулю, а значение становится постоянным и равным примерно 0,75.
Прочность бетона на растяжение.
Прочность бетона на растяжение зависит от прочности цементного камня. При растяжении прочность бетона в 10-20 раз меньше прочности на сжатие. Связь между временным сопротивлением бетона на сжатие и растяжение может быть выражена формулами:
.
Опытным путем определяют испытаниями на разрыв образцов в виде восмерок, на раскалывание цилиндрических образцов или на изгиб бетонных балок.
Прочность бетона на срез.
В реальных конструкциях срез в чистом виде не встречается. Прочность бетона на срез в 1,5-2 раза больше, чем его прочность на растяжение. Объясняется это сопротивлением зерен крупного заполнителя срезывающим усилиям.
Значения временного сопротивления не нормируется, однако при необходимости оно может быть определено по эмпирической формуле:
.
Рис. 4.9. Тавровые сечения
а – балка с полкой в сжатой зоне; б – то же в растянутой зоне; в – тавровое сечение в составе монолитного перекрытия; г – то же в составе сборного перекрытия; 1 – полка; 2 – сжатая зона; 3 – ребро.
Тавровые сечения с полкой в сжатой зоне в принципе выгоднее прямоугольных за счёт того, что сжатая зона бетона увеличивается, а растянутая зона практически неработающего бетона сокращается. Если полка таврового сечения находится в растянутой зоне, то она не увеличивает прочности элемента, однако иногда по конструктивным требованиям могут использоваться и такие сечения. Тавровые сечения, как правило, имеют одиночное армирование. Ширина свесов полки, которая учитывается в расчёте, ограничивается, поскольку участки полки, отдалённые от ребра, вовлекаются в работу меньше. Поэтому она принимается не более половины расстояния в свету между соседними ребрами и не более пролёта рассчитываемого элемента, а в элементах с толщиной полки при отсутствии поперечных рёбер или с ребрами при расстоянии между ними более размера между продольными рёбрами, вводимая в расчёт ширина каждого свеса не должна превышать . При консольных свесах полки (для отдельных балок) указанные ограничения таковы: при - не более , при - не более ; при сечение рассматривается как прямоугольное, т.е. свесы вообще не учитывают. При расчёте тавровых сечений могут возникнуть два основных расчётных случая: нейтральная ось проходит в полке и нейтральная ось проходит в ребре (рис. 4.10.). Обычно нейтральная ось проходит в полке, т.е. тогда, когда свесы полки достаточно развиты, а количество растянутой арматуры невелико. В этом случае тавровое сечение рассчитывается как прямоугольное с размерами х т.е. оно дополняется до прямоугольного (пунктир на рис.4.9,а). Такое дополнение допустимо, так как оно происходит за счёт неработающего растянутого бетона. При этом схема усилий и эпюра напряжений в сжатом бетоне остаются такими же, как и при расчёте прямоугольных сечений. Расчётными формулами являются
, (4.16)
. (4.17)
Преобразуя (4.16.), получим
(4.18)
где -коэффициент, определяемый по табл.4.1.
Рис. 4.10. Два расчетных случая тавровых сечений: расположение границы с жатой зоны в пределах полки и ниже полки
В некоторых случаях при слабо развитых свесах полки и достаточно большом армировании оказывается, что т.е. нейтральная ось смещается в ребро (рис. 4.10.). Таким образом сжатая зона сечения состоит из свесов полки и сжатой зоны ребра. Условие прочности можно записать на основании уравнения моментов относительно равнодействующей усилий в растянутой арматуре
. (4.19)
Учитывая соотношение , будем иметь
(4.19 а)
Положение нейтральной оси определяется из условия суммы проекций всех сил на продольную ось
(4.20) или (4.20 а)
Отметим, что всегда должно соблюдаться условие . Расчёт таврового сечения производится в зависимости от того, по какому расчётному случаю работает заданное сечение. Разграничение случаев производится по следующим признакам:
, (4.21)
то нейтральная ось проходит в полке; при противоположном знаке неравенства она проходит в ребре;
(4.22)
то нейтральная ось проходит в полке; при обратном неравенстве она проходит в ребре. При расчёте тавровых сечений возможны задачи 2-х типов: проверка несущей способности сечения; определение площади сечения арматуры As