Материал: Строительные конструкции

данного материала соответствующим ГОСТом. Эту ве­ личину принимают на основании обработки большого числа опытных данных методами математической ста­ тистики с тем, чтобы «обеспеченность» нормативного сопротивления составляла не менее 0,95, т. е. чтобы не менее чем в 95% случаев материал имел прочность, равную или большую, чем RH.

Расчетное сопротивление R, кгс/см2 (М Па), получа­ ют делением нормативного сопротивления на соответ­ ствующий коэффициент безопасности &б>1, а в необ­ ходимых случаях умножают на коэффициент условий работы m ^ 1, учитывающий степень использования прочности материала в данном виде расчета, некоторые особенности работы конструкции в целом, влияние ус­ ловий эксплуатации и др.:

Значения нормативных сопротивлений, коэффициен­ тов безопасности, условий работы и расчетных сопро­ тивлений для материалов железобетонных, каменных и металлических конструкций приведены в соответст­ вующих главах СНиП1.

В практических расчетах используют, как правило, расчетные сопротивления материала.

§ 1.4. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

Расчет по первой группе предельных состояний дол­ жен гарантировать сохранение несущей способности конструкции с учетом возможной изменчивости нагру­ зок в большую сторону и прочностных характеристик материалов в меньшую' сторону. Поэтому в левой части расчетных формул записывают усилие, которое возни­ кает в элементе от расчетных нагрузок (с учетом ко­ эффициентов перегрузок), а в правой части — усилие, воспринимаемое элементом при напряжениях в мате­ риале, равных расчетному сопротивлению (т. е. с уче­ том коэффициентов безопасности и условий работы). Если левая часть не превышает правую, то несущая способность конструкции обеспечена.

1 В настоящем учебнике эти данные приведены в гл. Ill, VIII, IX.

11

Так, например, для центрально-растянутого эле­ мента из одного материала расчетная формула имеет

и правой частью принимают знак равенства.

Расчет по второй группе предельных состояний дол­ жен гарантировать сохранение эксплуатационных ка­ честв конструкции с учетом изменчивости прочностных и деформативных свойств материалов. При необходи­ мости ограничения деформаций (например, прогибов)- в левой части расчетных формул записывают деформа­ цию конструкции f, подсчитанную в зависимости от ее расчетной схемы, а в правой — предельное значение деформаций ftt, установленное нормами для данного вида конструкций, исходя из опыта их эксплуатации.

Расчетное условие имеет вид

При необходимости исключить образование трещин в железобетонной конструкции с учетом изменчивости прочностных характеристик материалов, а для некоторых видов конструкций1 также и возможной изменчивости нагрузки в левой части расчетных формул записывают усилие NH, которое испытывает элемент от норматив­ ных нагрузок (или N от расчетных нагрузок), а в пра­ вой части усилие NT, которое воспринимает элемент непосредственно перед образованием трещин в бетоне при соответствующих коэффициентах безопасности и условий работы.

1 Предварительно-напряженные железобетонные конструкции, к

которым предъявляют'требования 1-й категории по трещиностойкости (см. гл. III).

12

Расчетное условие записывают в виде Nи < NT или N < NT.

Если образование трещин допустимо, то должна быть ограничена ширина их раскрытия. В этом случае в ле­ вой части расчетных формул записывают ширину рас­ крытия трещин От, подсчитанную в зависимости от рас­ четной схемы конструкции, с учетом изменчивости проч­ ностных и деформативных характеристик материалов, а в правой части — установленную нормами на осно­ вании опыта эксплуатации таких конструкций предель­ ную ширину раскрытия трещин а” .

Расчетное условие следующее:

ат < а*.

§ 1.5. СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИН

Для расчета строительных конструкций в соответст­ вии со Строительными нормами и правилами исполь­ зуется система единиц, в которой масса имеет размер­ ность кг, т; сила — кгс, тс; момент силы — кгс-м, кгс-см,

система единиц не учитывает изменения величины g в различных географических районах, отождествляет по размерности напряжение и поверхностную нагрузку, поэтому в ряде отраслей науки и техники используют систему единиц СИ (международную систему единиц), в которой масса имеет размерность кг, т; сила, нагрузка, вес — Н (ньютон), кН (килоныотон); момент силы—Н*_м (ныогон-метр); поверхностная нагрузка—Н/м2 (ньютон на квадратный метр); давление, напряжение, модуль де­ формаций— Па (паскаль), МПа (мегапаскаль), рав­ ный 10е Па.

Проект ГОСТ «Единицы физических измерений» пре­ дусматривает распространение системы единиц измере­ ния СИ на все виды инженерных расчетов.

В тексте учебника единицы даны в системе, приня­ той в Строительных нормах и правилах. Перейти от еди­ ниц этой* системы к единицам СИ (с округлением g = = 9 ,8 м/с2 до 10 м/с2) легко, пользуясь табл. 1.1.

13

ТАБЛИЦА 1.1. СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ИХ СООТНОШЕНИЕ

ГЛАВА II. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

ОЖЕЛЕЗОБЕТОНЕ

§ИЛ. СУЩНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Железобетон состоит из бетона и стальной армату­ ры. Несмотря на их различные физико-механические свойства, в элементах конструкций они работают сов­ местно.

14

Бетон обладает высоким сопротивлением при сжа­ тии и низким при растяжении. Стальной арматуре при­ суще одинаково высокое сопротивление как при растя­ жении, так и при сжатии. Эти особенности составляю­ щих материалов реализуются в железобетоне.

В изгибаемых элементах высокое сопротивление бе­ тона сжатию используется в сжатой зоне, а высокое сопротивление арматуры растяжению — в растянутой зоне, где бетон слабо сопротивляется растяжению и в нем образуются трещины (рис. IIЛ, а ) . В балках укла­ дывается* небольшое (относительно площади попереч­ ного сечения элемента) количество арматуры, но оно значительно, в несколько раз повышает несущую спо­ собность изгибаемого элемента по сравнению с неармированиым его образцом. Арматуру успешно применяют и в сжатых элементах (рис. 11.1,6), отчего их несущая способность увеличивается до 50% и более.

Отвердевший бетон имеет довольно большое сцепле­ ние со стальной арматурой. Вследствие этого оба мате­ риала совместно деформируются при внешних воздейст­ виях на железобетонные элементы. Сцепление армату­ ры с бетоном не нарушается со временем, несмотря на изменения, происходящие в бетоне, а также при измене­

сферы, хорошей сопротивляемостью статическим й ди­ намическим нагрузкам, достаточной плотностью, слабой проницаемостью через его толщу влаги, газов, радиоак­ тивных излучений.

Способность бетона к образованию трещин при отно­ сительно небольших растягивающих напряжениях — явление в общем случае нежелательное. С образовани­ ем трещин в бетоне жесткость железобетонных элемен­ тов резко снижается, непроницаемость нарушается, при большом раскрытии трещин возникает опасность корро­ зии арматуры.

Радикальным средством повышения трещиностойкости железобетонных конструкций является их предва­ рительное напряжение. В предварительно-напряженных

15