Бетон для жб конструкций: виды и область применения

Виды бетонов для жб конструкций и область их применения.

Железобетон – это комплексный конструктивный материал, в котором бетон и арматура деформируются под нагрузкой как единое монолитное целое. Бетон – композитный строительный материал, в котором крупные и мелкие заполнители, соединенные вяжущим (цемент, жидкое стекло), сопротивляются нагрузкам как одно монолитное тело. Бетоны классифицируются по следующим признакам.

— по основному назначению на.

§ конструкционные – бетоны несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, определяющими требованиями к качеству которых являются требования по физико-механическим характеристикам.

§ специальные – бетоны, к которым предъявляются специальные требования в соответствии с их назначением.

К специальным бетонам относятсяжаростойкие, химические стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др. бетоны.

§ цементные (на основе клинкерных цементах.

§ известковые (на основе извести в сочетании с цементами, шлаками, золами, активными минеральными добавками.

§ шлаковые (на основе молотых шлаков и зол с активизаторами твердения.

§ гипсовые (на основе полуводного гипса или ангидрита, включая гипсоцементно-пуццолановые и т.п. вяжущие.

§ специальные (бетонополимеры, полимербетоны, цементно-полимерные бетоны.

§ плотных заполнителях (плотные горные породы и шлаки.

§ пористых заполнителях (искусственные и естественные минеральные пористые заполнители, а также пористые крупные и плотные мелкие заполнители.

§ специальных заполнителях (органические заполнители.

§ плотные – бетоны плотной структуры на цементном вяжущем и плотных мелких заполнителях.

§ крупнопористые – бетоны, у которых пространство между зернами крупного и мелкого заполнителя не полностью заполнено или совсем не заполнено мелкими заполнителями и затвердевшими вяжущими, поризованными добавками, регулирующих пористость в объеме более 7.

§ поризованные – бетоны, у которых пространство между зернами крупного и мелкого или только мелкого заполнителя заполнено затвердевшим вяжущим и порами вовлеченного газа или воздуха, в том числе образующихся за счет применения добавок, регулирующих пористость в объеме не более 7.

§ ячеистые – бетоны, у которых основную часть объема составляют равномерно распределенные поры в виде ячеек, полученных с помощью газо- или пенообразователей.

— по условиям твердения на бетоны, твердевшие.

§ в естественных условиях.

§ в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении.

§ в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения.

§ особо тяжелые ( 2500 кг/м 3.

§ тяжелые ( = 2200 2500 кг/м 3.

§ мелкозернистые ( =1800 2200 кг/м 3.

§ легкие ( = 800 1800 кг/м 3.

Рис. 2.3. Диаграмма скоростей нагружения.

При замедленном нагружении образцов прочность бетона на 10 15% меньше, чем при кратковременном нагружении. При быстром нагружении прочность бетона возрастает до 20% по сравнению с кратковременным нагружением.

Бетон имеет разную прочность при разных силовых воздействиях: сжатии, растяжении, изгибе, срезе. Различают несколько характеристик прочности бетона: кубиковую и призменную прочность; прочность при срезе и скалывании; прочность при длительном, кратковременном и динамическом воздействии нагрузок, при многократных повторных нагрузках.

Как влияет время и условия твердения на прочность бетона.

Класс – это ряд эталонных чисел на числовой оси, привязанных к прочности на сжатие и растяжение, задаваемых при проектировании с обеспеченностью 0,95 прочностных свойств.

Марка оценивает основные физические свойства бетона (обеспеченность 50.

Существует класс бетона по прочности на сжатие B по прочности на растяжение B t.

Значение класса бетона по прочности на сжатие – это значение, полученное при испытании кубов с размерами ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартами в течение 28 суток при температуре 20 ± 2 C с учетом 95% обеспеченности прочностных свойств.

На рис. 2.10 показана кривая распределения прочности.

Рис. 2.10. Кривая распределения прочности.

Марка бетона по морозостойкости F – число выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания водонасыщенных образцов, испытанных в соответствие со стандартом, при котором прочность падает не более чем на 15% по сравнению с прочностью образца, не подвергающегося замораживанию.

Старые нормы СНиП 2.03.01 – 84* «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливали марки бетона по морозостойкости от F 15 до F 500. Новые нормы СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливают марки бетона по морозостойкости от F 15 до F 1000. Для каждого конкретного случая марку бетона по морозостойкости принимают в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха, условий работы и класса зданий. Марка бетона по водонепроницаемости W – это наибольшее давление воды (МПа), при котором не наблюдается её просачивания через стандартный образец, изготовленный по ГОСТу. Эту марку принимают для конструкций, к которым предъявляют особые ограничения водопроницаемости (резервуары, напорные трубы, силосы).Старые нормы СНиП 2.03.01 – 84* «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливали марки бетона по водонепроницаемости от W2 доW12. Новые нормы СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливают марки бетона водонепроницаемости от W2 доW20, где цифрами обозначают давление воды, при котором коэффициент фильтрации (м/с) не превышает нормативного значения.Конкретную марку бетона по водонепроницаемости принимают в зависимости от класса зданий, условий эксплуатации конструкций или максимального градиента напора, представляющего отношение напора к толщине элемента. Марка бетона по средней плотностиD – это гарантированная собственная масса бетона (кг/м 3 ), контролируемая на базовых образцах в установленные сроки согласно ГОСТу. Марку по средней плотности принимают для конструкций, к которым предъявляют требования теплоизоляции. Старые нормы СНиП 2.03.01 – 84* «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливали марки бетона по средней плотности от D 700 до D 2500. Новые нормы СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» устанавливают марки бетона по средней плотности от D 200 до D 5000, где цифры обозначают плотность бетона.Для напрягающих бетонов устанавливают марку по самонапряжению. Марка бетона по самонапряжению S p – это гарантированное значение предварительного напряжения в бетоне (МПа), создаваемое в результате его расширения при наличии продольной арматуры в количестве 1% и контролируемое на базовых образцах в установленные сроки согласно ГОСТу. Марку бетона по самонапряжению принимают в зависимости от предъявляемых к самонапрягающимся конструкциям требований по трещиностойкости и жесткости.

1 – рабочая арматура; 2 – конструктивная арматура.

Требования к трещиностойкости конструкций. Три группы трещиностойкости.

Трещиностойкость конструкций – это сопротивление их образованию трещин в конце стадии I НДС или сопротивление раскрытию трещин в стадии II.

Раннее образование и чрезмерное раскрытие трещин в растянутых зонах является существенным недостатком железобетонных конструкций, так как снижает их долговеч-ность из-за коррозии арматуры и повышает деформативность из-за уменьшения момента инерции сечений элементов.

Железобетонные конструкции рассчитывают по.

— раскрытию (непродолжительному и продолжительному) трещин.

— закрытию (для непродолжительного раскрытия) трещин.

Рис. 15.14. Армирование ригеля.

1 – точки теоретического обрыва рабочих стержней 7 в пролете; 2 – то же рабочих стержней 3 на опоре; 3 – рабочие стержни на опоре; 4 – хомуты; 5 – стыковые закладные детали на опоре; 6 – арматура подрезки; 7 – рабочие стержни в пролете.

По мере удаления от расчетных сечений ординаты огибающей эпюры М уменьшаются, поэтому в целях экономии арматуры целесообразно часть рабочей арматуры оборвать в соответствии с изменением ординат огибающей эпюры моментов.

Для рабочей продольной арматуры применяют стержни диаметром 12…30 мм, потому что стержни большого диаметра имеют большую зону анкеровки в бетоне и вызывают трудности при производстве работ. Для технологического удобства применяют не более двух разных диаметров рабочей арматуры.

Минимальный диаметр поперечной арматуры из условия свариваемости с продольной арматурой принимают равным 6…10 мм; в вязаных каркасах при диаметр поперечной арматуры принимают d = 6 мм, при – d 6 мм.

Стык ригеля с колонной проектируется с учетом характера и величины усилий, действующих в узле, и назначению здания.

Различают 2 типа стыков: шарнирный и жесткий.

В практике широко распространен шарнирный стык благодаря простоте при изготовлении и монтаже по сравнению с жестким.

Рис. 15.16. Шарнирный стык ригелей.

1 – стыковая полоска; 2 – закладные пластины поверху ригеля; 3 – закладные пластинки колонны; 4 – инвентарные монтажные уголки; 5 – шов замоноличивания; 6 – анкерные болты.

Однако при шарнирном стыковании ригелей вследствие нерационального распределения изгибающих моментов по их длине расход бетона и арматуры в целом на здании получается максимальным.

В жилищном строительстве применяют бесконсольный жесткий стык ригелей (с использованием монтажного столика из швеллеров). Такой стык полностью воспринимает поперечные силы бетонными шпонками, образующимися при замоноличивании стыка. Основной недостаток таких стыков – тщательное замоноличивание. Монтажный столик из швеллеров снимают сразу после замоноличивания.

Рис. 17.17. Жесткий бесконсольный стык ригелей.

а – общий вид; б – вид сбоку; 1 – выпуски нижней арматуры; 2 – бетон замоноличивания; 3 – выпуски верхней арматуры; 4 – выпуски из колонны стыковых стержней; 5 – нижняя закладная деталь колонны; 6 – сонтажный столик из швеллеров; 7 – шпоночные пазы.

Жесткий стык ригелей, совмещенный со стыком колонны, упрощает и удешевляет монтаж, т.к. снижает количество монтажных узлов. Основной недостаток – высокая металлоемкость.

29)Практическое перераспределение изгибающих моментов при расчете неразрезеананого ригеля.

30) Армирование неразрезанного ригеля и построение эпюры арматуры.

Рис. 15.10. Сечение пустотной плиты.

Рис. 15.11. Сечение ребристой плиты.

Номинальная ширина ребристых плит принимается от 750 до 3000 мм; многопустотных – от 600 до 2000 мм. Конструктивная ширина меньше на 200 мм.

Плиты перекрытия опираются на ригели прямоугольной формы или на полки ригеля тавровой формы. Плиты соединятся сваркой закладных деталей с ригелями на монтаже.

Рис. 15.12. Опирание пустотных (а) и ребристых (б) панелей на полки ригелей.

Расчетный пролет плит при их опирании на ригель равен ; при опирании на полки ригеля . При опирании одним концом на ригель, а другим на кирпичную стену, расчетный пролет равен расстоянию от оси опоры на стене до оси опоры на ригели . где b – ширина ригеля; a – ширина полки; с – привязка оси; d – величина опирания плиты на стену, принимаемая не менее 120 мм.

Расчет прочности панелей сводится к расчету таврового сечения с полкой в сжатой зоне.

Рис. 14.4. Армирование плиты отдельными стержнями.

1 – главная балка; 2 – второстепенная балка.

3 – плита; 4 – дополнительная арматура.

Армирование монолитных ребристых перекрытий отдельными стержнями приме-няют редко, при небольших объемах работ, в плитах с большим числом отверстий и при отсутствии сварных сеток на строительной площадке.

Диаметр рабочих стержней принимают 6 10 мм. Расстояние между осями рабочих стержней в средней части пролета и над опорами устанавливают не более 1,5hf. На остальных участках это расстояние не более 400мм.

У крайних свободных опор третью часть пролетных стержней отгибают вверх для восприятия изгибающих моментов, возникающих в результате частичного защемления концов плиты каменной или бетонной кладкой.

В перекрытии с балочными плитами рабочая арматура плиты проходит параллель-но главным балкам, вследствие этого сопряжение плиты с главной балкой остается неар-мированным. Для восприятия растягивающих напряжений, возникающих в местах сопря-жения плиты с главной балкой, укладывают в верхней зоне плиты перпендикулярно оси главной балки дополнительную арматуру: не менее 8 стержней d =6 мм на 1 м и не менее 1/3 сечения пролетной рабочей арматуры плиты. Ее заводят в каждую сторону плиты от грани главной балки на длину не менее 1/4 расчетного пролета плиты.

При армировании плиты особое внимание обращают на соблюдение толщины за-щитного слоя.

1. Конструктивная схема.

Ребристое перекрытие с плитами балочного типа состоит из плиты, работающей по короткому направлению как неразрезная балка, второстепенных и главных балок (ригелей). Нагрузка через плиту передается на второстепенные балки. Последние передают ее на главные балки, которые опираются на колонны.

Ребристые перекрытия должны отвечать следующим требованиям.

1. размеры перекрытия должны быть унифицированы.

2. максимальная повторяемость однотипных элементов.

3. арматурные изделия должны быть по возможности типовыми и технологически удобными для установки или укладки.

Рис. 14.1. Схема перекрытия.

1 – главные балки; 2 – второстепенные балки; 3 – колонны.

4 – грузовая полоса второстепенной балки; 5 – грузовая полоса плиты.

6 – грузовая площадь главной балки; 7 – грузовая площадь колонны.

При проектировании плит перекрытий главной задачей является максимальное (по возможности) удаление бетона из растянутой зоны.

Направление, пролеты и размеры поперечных сечений элементов перекрытия определяют по технологическим, архитектурным и конструктивным требованиям. Все элементы перекрытия монолитно взаимосвязаны.

Сущность конструкции монолитного ребристого перекрытия заключена в том, что в целях экономии из растянутой зоны сечений удален бетон и сохранены лишь вертикаль-ные ребра балок, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Сжатая полка ребер работает также на местный изгиб как плита пролетом, равным расстоянию между второ-степенными балками а. В пролетных сечениях второстепенные и главные балки работают как балки таврового сечения с полкой в сжатой зоне. На опорах этих балок возникает от-рицательный момент, и плита оказывается в растянутой зоне; поэтому на опорах расчет-ное сечение – прямоугольное с шириной, равной ширине ребра b.

Шаг колонн принимают 6 8 м.

Главные балки располагают по продольному или поперечному направлению в за-висимости от назначения здания, требований обеспечения пространственной жесткости, необходимости освещения, аэрации помещения. В промышленных зданиях главные бал-ки располагают обычно поперек здания, повышая тем самым поперечную жесткость и разгружая надоконные перемычки.

Пролет главных балок обычно 6 8 м.

Второстепенные балки также располагают в зависимости от назначения зданий. Их преимущественно размещают таким образом, чтобы ось одной из балок всегда совпадала с осью колонны. Пролет второстепенной балки может составлять 5 7 м.

Рис. 9.3. Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами.

а – внешний вид перекрытия с главными балками; б – план здания.

1 – второстепенные балки; 2 – главные балки; 3 – колонные; 4 – плита перекрытия.

Рис. 12.5. Расчетная схема внецентренно сжатого элемента (случай 1.

1 – геометрическая ось элемента; 2 – центр тяжести бетона сжатой зоны; 3 – хомуты.

Случай 2. Этот случай объединяет 2 варианта наряженного состояния: когда все сечение сжато или когда часть сечения слабо растянута. В обоих вариантах разрушение элемента наступает вследствие исчерпания несущей способности бетона сжатой зоны и сжатой арматуры. При этом прочность растянутой арматуры недоиспользуется, напряжения в ней остаются низкими. В целях упрощения расчетов действительные эпюры сжимающих напряжений заменяют прямоугольной эпюрой с ординатой . Напряжения в растянутой арматуре равны . в сжатой арматуре.

Рис. 12.6. Расчетная схема внецентренно сжатого элемента (случай 2.