Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур (к СНиП 2.03.01 - файл n1.doc

Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур (к СНиП 2.03.01
Скачать все файлы (2145.5 kb.)

Доступные файлы (2):
n1.doc3423kb.11.08.2005 13:23скачать
n2.docскачать

n1.doc

1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   25
3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ


РАСЧЕТ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧНОСТИ

3.1. Расчет по прочности элементов бетонных конструкций, подвергающихся воздействию повышенных и высоких температур, должен производиться для сечений, нормальных к их продольной оси. В зависимости от условий работы элементов они рассчитываются как без учета, так и с учетом сопротивления бетона растянутой зоны.
Без учета сопротивления бетона растянутой зоны производится расчет внецентренно сжатых элементов, принимая, что достижение предельного состояния характеризуется разрушением сжатого бетона. Сопротивление бетона сжатию условно представляется напряжениями, равными , равномерно распределенными по части сжатой зоны сечения - условной сжатой зоне (черт.6), сокращенно именуемой в дальнейшем тексте сжатой зоной бетона.



Черт.6. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого

бетонного элемента, рассчитываемого без учета сопротивления бетона растянутой зоны

С учетом сопротивления бетона растянутой зоны производится расчет изгибаемых элементов, а также внецентренно сжатых элементов, в которых не допускаются трещины из условий эксплуатации конструкций (элементы, подвергающиеся давлению воды, карнизы, парапеты и др.). При этом принимается, что достижение предельного состояния характеризуется разрушением бетона растянутой зоны (появлением трещин).
Предельные усилия определяются исходя из следующих предпосылок (черт.7):
сечения после деформаций остаются плоскими;
наибольшее относительное удлинение крайнего растянутого волокна бетона равно ;
напряжения в бетоне сжатой зоны определяются с учетом упругих (а в некоторых случаях и неупругих) деформаций бетона;
напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и равны по величине .



Черт.7. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого (внецентренно сжатого) бетонного элемента, рассчитываемого с учетом сопротивления бетона растянутой зоны

В случаях, когда вероятно образование наклонных трещин (например, элементов двутаврового и таврового сечений при наличии поперечных сил), должен производиться расчет бетонных элементов из условий (141) и (142) п.4.11 #M12293 0 871001190 3704477087 78 23943 2465715556 2685059051 3363248087 4294967268 584910322СНиП 2.03.01-84#S, заменяя расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы и соответствующими значениями расчетных сопротивлений бетона для предельных состояний первой группы и .
Кроме того, должен производиться расчет элементов на местное действие нагрузки (смятие) согласно указаниям п.3.63.

Внецентренно сжатые элементы

3.2. При расчете внецентренно сжатых бетонных элементов должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет продольной силы , определяемый согласно указаниям п.1.30.
Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести однородного или приведенного сечения определяется как сумма эксцентриситетов предельной силы: определяемого из статического расчета конструкции и случайного. Следует учитывать также деформации от неравномерного нагрева бетона по высоте сечения, определяемые согласно указаниям пп.1.39-1.44 и 4.26, суммируя их с эксцентриситетом продольной силы. Если деформации от нагрева уменьшают эксцентриситет продольной силы, то учет их не производится.
3.3. При гибкости элементов необходимо учитывать влияние на их несущую способность прогибов как в плоскости эксцентриситета продольного усилия, так и в нормальной к ней плоскости, путем умножения значений на коэффициент (см. п.3.7); в случае расчета из плоскости эксцентриситета продольного усилия значение принимается равным величине случайного эксцентриситета.
Применение внецентренно сжатых бетонных элементов не допускается при эксцентриситетах приложения продольной силы с учетом прогибов , превышающих:
а) в зависимости от сочетания нагрузок:


#G0при

основном

сочетании



0,90


"

особом

"



0,95


б) в зависимости от вида и класса бетона:


#G0для тяжелого обычного бетона, тяжелого и легкого жаростойкого бетона классов выше В7,5


см

для других видов и классов бетона

"


здесь - расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого волокна бетона (см. черт.6).
3.4. Расчет бетонных элементов прямоугольного сечения на действие сжимающей продольной силы при их расчетной длине и величине эксцентриситета , определенной в соответствии с указаниями п.3.2 не более , допускается производить из условия (148) при .
3.5. Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов, подвергающихся равномерному и неравномерному нагреву по высоте сечения с температурой бетона наиболее нагретой грани до 400 °С, производится из условия
, (75)
где - коэффициент условий работы бетона, принимаемый по табл.16 в зависимости от средней температуры бетона сжатой зоны сечения;
- площадь сечения сжатой зоны бетона, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения равнодействующей внешних сил.
Для элементов прямоугольного сечения (см. черт.6) определяется по формуле
. (76)
Для элементов таврового сечения, если (черт.8, ), определяется по формуле (76) при ;
- расстояние от точки приложения силы до наиболее напряженной грани сечения, определяемое по формуле
, (77)
где - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до его наиболее напряженной грани, определяемое согласно указаниям п.1.28.



Черт.8. Расчетные схемы сечений, принятые при расчете внецентренно сжатых бетонных элементов таврового сечения

- при ; - при ; - распределения температур;

- центр тяжести сечения
При (черт.8, ) , определяется по формуле
, (78)
где
. (79)
3.6. Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов, подвергающихся неравномерному нагреву по высоте сечения с температурой бетона наиболее нагретой грани более 400 °С и силе , расположенной со стороны этой грани при для прямоугольного сечения (черт.9, ) и для таврового сечения (см. черт.8, ), или силе , расположенной со стороны менее нагретой грани при (черт.9, ), выполняется из условия (75).



Черт.9. Расчетные схемы сечений, принятые при расчете внецентренно сжатых бетонных элементов прямоугольного

сечения при его неравномерном нагреве с температурой наиболее нагретой грани сечения °С
- при продольной силе , приложенной со стороны более нагретой грани сечения; - при продольной силе , приложенной со стороны менее нагретой грани сечения

При этом для элементов прямоугольного и таврового сечений при расположении силы со стороны ребра (менее нагретой грани) определяется по формуле
; (80)
для элементов таврового сечения при расположении силы со стороны полки (наиболее нагретой грани) - по формуле
. (81)
Расчет прямоугольного сечения при (см. черт.9) выполняется из условия
. (82)
При силе , расположенной со стороны более нагретой грани (см. черт.9, ):
; (83)

; (84)

, (85)
где - определяется по формуле (77);
- коэффициенты, принимаемые по табл.16 и 18 в зависимости от средней температуры бетона участков сжатой зоны высотой соответственно и .
При силе , расположенной со стороны менее нагретой грани, и обозначениях, принятых на черт.9, , значения , и определяются по формулам (83)-(85).
Расчет таврового сечения при силе , расположенной со стороны полки (наиболее нагретой грани) выполняется из условия (82) при (см. черт.8, ):
; (86)
- определяется по формуле (84), в которой
. (87)
Здесь и - коэффициенты, принимаемые по табл.16 и 18 в зависимости от средней температуры полки;
и - то же, что в формуле (85).
При силе , расположенной со стороны ребра, полка тавра не принимается в расчет и сечение рассчитывается как прямоугольное.
Внецентренно сжатые бетонные элементы, в которых не допускается появление трещин (см. черт.7), независимо от расчета из условий (75) или (82) должны быть проверены с учетом сопротивления бетона растянутой зоны (см. п.3.1) из условия
, (88)
где - коэффициент условий работы бетона, принимаемый по табл.16:
при нагреве со стороны сжатой зоны - в зависимости от средней температуры бетона растянутой зоны;
при нагреве со стороны растянутой зоны - в зависимости от температуры бетона растянутой грани.
Для элементов прямоугольного сечения, подвергающихся равномерному и неравномерному нагревам по высоте сечения с температурой бетона наиболее нагретой грани до 400 °С, условие (88) имеет вид
. (89)
В формулах (76), (77), (88) и (89):
- коэффициент, определяемый по формуле (93);
- расстояние от центра тяжести сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, определяемое по формуле
; (90)
и принимается не менее 0,7 и не более 1;
- максимальное напряжение сжатия, вычисляемое как для упругого тела;
- момент сопротивления для растянутой грани сечения, определяемый по формуле (255);
- момент сопротивления сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона, определяемый в предположении отсутствия продольной силы по формуле
, (91)
где - момент инерции сжатой зоны сечения относительно нулевой линии.
Положение нулевой линии определяется из условия
, (92)
где и - статические моменты площади соответственно растянутой и сжатой зон сечения относительно нулевой линии;
- площадь растянутой зоны сечения.
При неравномерном нагреве по высоте сечения с температурой наиболее нагретой грани свыше 400 °С положение центра тяжести сечения, а также величины , , и определяются как для приведенного сечения. Допускается определять по формуле (259).
При проверке прочности необходимо учитывать напряжения растяжения в бетоне, вызванные нелинейным распределением температуры бетона по высоте сечения элемента и определяемые по формуле (32).
Наибольшая температура бетона сжатой зоны сечения элементов не должна превышать предельно допустимую температуру применения бетона, указанную в #M12293 0 9052226 3271140448 843180450 247265662 4292033673 557313239 2960271974 3594606034 4293087986ГОСТ 20910-82#S.
3.7. Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия , следует определять по формуле
, (93)
где - условная критическая сила, определяемая по формуле
. (94)
В формуле (94):
- коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии
, (95)

но не более ;
здесь - коэффициент, принимаемый в зависимости от состава бетона и его температуры в центре тяжести сечения по табл.39;
- момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;
- то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;
- определяется по табл.40;
- коэффициент, принимаемый равным , но не менее величины
, (96)
- принимается по табл.16 в зависимости от температуры бетона в центре тяжести приведенного сечения;
- в МПа;
- момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести, определяемый согласно указаниям п.1.28.

Таблица 39


#G0Номера составов бетона по табл.11


Коэффициент при температуре бетона, °С, в центре тяжести сечения




50


100


200


300


500


700


900


1-3


1,2


1,4


1,5


2,0


-


-


-


4-11, 23, 24


1,6


1,6


1,8


1,9


6,7


16,0


-


12-18, 29, 30


1,5


1,5


2,0


8,0


33,0


-


-


19-21


1,2


1,4


1,5


2,0


16,0


25,0


50,0



Примечания: 1. Коэффициент для промежуточных значений температур определяется интерполяцией.
2. Если температура бетона в центре тяжести внецентренно сжатого сечения превышает наибольшую температуру, для которой даны числовые значения , то допускается расчетное сечение принимать с неполной высотой, в центре тяжести которого температура бетона не превышает наибольшую величину, указанную в таблице.

Таблица 40


#G0

Характер опирания элементов


Расчетная длина внецентренно сжатых бетонных элементов


1. Для стен и столбов с опорами вверху и внизу:




а) при шарнирах на двух концах, независимо от величины смещения опор




б) при защемлении одного из концов и возможном смещении опор:




для многопролетных зданий


1,25

для однопролетных зданий


1,50

2. Для свободно стоящих стен и столбов


2,00



Обозначения, принятые в таблице:
- высота столба или стены в пределах этажа за вычетом толщины плиты перекрытия либо высота свободно стоящей конструкции.

3.8. Расчет элементов бетонных конструкций на местное сжатие (смятие) должен производиться согласно указаниям пп.3.63 и 3.64.
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   25
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации