какую стадию ндс используют для определения ширины раскрытия трещин
Стадии напряженно-деформированного состояния (НДС)
Лекция №6. Основы теории сопротивления железобетона
Коррозия железобетона и меры защиты от нее
Собственные напряжения в железобетоне
Защитный слой бетона в железобетонных элементах
Защитный слой необходим для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном, защиты арматуры от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.д.
Конструктивные требования к защитному слою бетона в железобетонных конструкциях приведены в СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции».
1) при значительном перепаде температур возникают внутренние напряжения, происходит снижение прочности бетона, прочности сцепления арматуры с бетоном.
2) т.к. арматура обладает модулем упругости, в 10…20 раз превышающем модуль деформации бетона, то когда бетон испытывает пластические деформации, арматура – только упругие, соответственно арматура воспринимает часть нагрузки и разгружает бетон, сдерживая в нем развитие деформаций ползучести, т.е. происходит перераспределение усилий;
3) усадка и ползучесть действуют одновременно и совместно влияют на работу конструкции под нагрузкой;
4) релаксация напряжений арматуры и бетона;
5) напряжение от ползучести бетона при быстром разгружении тяжело и длительно нагруженных конструкций. В момент снятия нагрузки обратимые (упругие) деформации бетона вызывают в бетоне начальные напряжения растяжения, которые могут превышать предел прочности бетона на растяжение.
Коррозия бетона – из-за недостаточной плотности бетона; от воздействия фильтрующей воды, разрушающей цементный камень (белые хлопья на поверхности бетона); под влиянием газовой или жидкой агрессивной среды.
Коррозия арматуры – продукт коррозии имеет больший объем, чем арматура, соответственно создается значительное давление на окружающий слой бетона, вдоль стержней возникают трещины и отколы бетона с обнажением арматуры.
Меры защиты от коррозии железобетона:
1. Оценка напряженно-деформированного состояния железобетонной конструкции.
Рассмотрим три характерных стадии напряженно-деформированного состояния в зоне чистого изгиба железобетонного элемента при постепенном увеличении нагрузки.
I стадия. В начале I стадии бетон растянутой зоны сохраняет сплошность, работает упруго, эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон близки к треугольным (рис. 20, а). Усилия в растянутой зоне воспринимает в основном бетон. Напряжения в арматуре незначительны.
Стадия I – стадия упругой работы элемента. С увеличением нагрузки развиваются неупругие деформации растянутой зоны, эпюра напряжений становится криволинейной (рис. 20, б). Величина напряжений приближается к временному сопротивлению бетона на осевое растяжение. Конец I стадии наступает, когда деформации удлинения крайних волокон достигнут 
(предельная растяжимость). Вместо криволинейной эпюры напряжений в растянутой зоне для упрощения принимают прямоугольную с ординатой Rbtn (Rbt,ser).
а) б)
Рис. 20. I стадия НДС:
а – начало I стадии; б – конец I стадии.
По I стадии рассчитывают элементы на образование трещин и деформации – до образования трещин.
II стадия. В бетоне растянутой зоны интенсивно образуются и раскрываются трещины. В местах трещин растягивающие усилия воспринимает арматура и бетон над трещиной под нулевой линией. На участках между трещинами – арматура и бетон работают еще совместно.
По мере возрастания нагрузки напряжения в арматуре приближаются к пределу текучести Rs, т.е. происходит конец II стадии.
Эпюра нормальных напряжений в бетоне сжатой зоны по мере увеличения нагрузки за счет развития неупругих деформаций искривляется (рис. 21). Стадия II сохраняется значительное время, характерна для эксплуатационных нагрузок.
По II стадии рассчитывают величину раскрытия трещин и кривизну элементов.
III стадия.Стадия разрушения элемента. Самая короткая по продолжительности. Напряжения в арматуре достигают предела текучести, а в бетоне – временного сопротивления осевому сжатию. Бетон растянутой зоны из работы элемента почти полностью исключается.
2 характерных случая разрушения:
1. Пластический характер разрушения.
Начинается с проявления текучести арматуры, вследствие чего быстро растет прогиб и развиваются трещины.
Участок элемента, на котором наблюдается текучесть арматуры и пластические деформации сжатого бетона, искривляется при постоянном предельном моменте (рис. 22, а). Такие участки называются пластическими шарнирами.
Напряжения в сжатой зоне бетона достигают временного сопротивления сжатию и происходит его раздробление.
2. При избыточном содержании растянутой арматуры происходит хрупкое (внезапное) разрушение от полного исчерпания несущей способности сжатой зоны бетона при неполном использовании прочности растянутой арматуры (рис. 22, б).
III стадия используется в расчетах на прочность.
Рис. 22. III стадия НДС:
а – 1 случай разрушения; б – 2 случай разрушения.
Три стадии напряженно деформированного состояния (НДС) железобетонных конструкций
Рассмотрим работу балки в зоне чистого изгиба.
В начале I стадии НДС напряжения в бетоне и арматуре носят преимущественно упругий характер (рис А), зависимость между напряжениями и деформациями – линейная, эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон сечения – треугольные. С увеличением нагрузки на элемент в бетоне растянутой зоны развиваются неупругие деформации (рис Б), эпюра напряжений становится криволинейной, напряжения приближаются к пределу прочности бетона при растяжении 
. Этим характеризуется конец I стадии НДС. В этот момент нагрузка достигает 10-15% от разрушающей. При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне растянутой зоны образуются трещины (II стадия НДС).
· Трещины в растянутой зоне бетона отсутствуют;
· Деформации в сжатом бетоне, сжатой и растянутой арматуре носят упругий характер (бетон и арматура работают совместно по всей длине балки).
Стадия I положена в основу расчета конструкций по образованию трещин.
В этом случае рассматривается приведенная эпюра напряжений.
Эпюра напряжений в растянутой зоне принимается прямоугольной с ординатой Высота сжатой зоны бетона х определяется расстоянием от нейтральной оси, проходящей через нулевое значение эпюры напряжений до верха сжатой зоны.
II стадия начинается с момента появления трещин и заканчивается по достижению ими предельных значений. Это соответствует увеличению нагрузки до 60-65% от величины разрушающей. С определенным шагом по длине элемента возникают вертикальные трещины. В интервалах между трещинами сцепление арматуры с бетоном сохраняется, и по мере удаления от краев трещины растягивающие напряжения в бетоне увеличиваются, а в арматуре уменьшаются. С дальнейшим увеличением нагрузки в бетоне сжатой зоны возникают неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений искривляется, а ордината максимального напряжения перемещается с края сечения в его глубину. Большая часть растянутой зоны бетона исключается из работы. Растягивающие усилия воспринимает арматура и небольшой участок бетона. Раскрытие трещин и напряжение в арматуре вызывают увеличение деформации растянутой зоны, при этом происходит смещение нейтральной оси вверх.
· В растянутой зоне бетона появляются трещины;
· Деформации в сжатом бетоне носят упруго-пластический характер;
· Растягивающие напряжения воспринимает арматура и участок бетона над трещиной.
II стадия НДС соответствует эксплуатационному состоянию и поэтому принята в основу расчетов по деформациям и ширине раскрытия трещин.
Напряжения в бетоне растянутой зоны не учитываются.С достаточной степенью точности в сжатой зоне эпюра напряжений рассматривается треугольной. Растягивающие напряжения воспринимаются арматурой.
III стадия НДС (Стадия разрушения) 1 случай
С дальнейшим увеличением нагрузки напряжения в арматуре достигают физического (условного) предела текучести, напряжения в бетоне сжатой зоны под влиянием нарастающего прогиба элемента и сокращения высоты сжатой зоны также достигают значений временного сопротивления сжатию. Разрушение железобетонного элемента начинается с арматуры растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. Такое разрушение носит пластический характер.
III стадия НДС (Стадия разрушения) 1 случай ( 
)
· Разрушение начинается с растянутой арматуры и заканчивается раздроблением сжатого бетона;
· Характер разрушения пластический;
· Полностью используется несущая способность арматуры.
III стадия НДС 1 случай положена в основу расчета изгибаемого элемента по прочности.
Криволинейная эпюра напряжений в сжатом бетоне приводится к прямоугольной, высота сжатой зоны х3.
III стадия НДС (Стадия разрушения) 2 случай
2 случай III стадии НДС возможен в элементах с избыточным армированием. Разрушение происходит по бетону сжатой зоны. Стадия II переходит в стадию III внезапно. Разрушение переармированных элементов всегда носит хрупкий характер при неполном использовании растянутой арматуры.
III стадия НДС (Стадия разрушения) 2 случай ( 
)
· Разрушение начинается с сжатого бетона;
· Характер разрушения хрупкий, мгновенный;
· Прочность растянутой арматуры полностью не используется;
· Коэффициент армирования элемента 
.
В практике проектирования второй случай III стадии НДС не допускается!
СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52-01-2003 (с Изменением N 1)
8.2 Расчет элементов железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы
8.2.1 Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:
— расчет по образованию трещин;
— расчет по раскрытию трещин;
— расчет по деформациям.
8.2.2 Расчет по образованию трещин производят, когда необходимо обеспечить отсутствие трещин (см. 4.3), а также как вспомогательный при расчете по раскрытию трещин и по деформациям.
8.2.3 При расчете по образованию трещин в целях их недопущения коэффициент надежности по нагрузке принимают 1,0 (как при расчете по прочности). При расчете по раскрытию трещин и по деформациям (включая вспомогательный расчет по образованию трещин) принимают коэффициент надежности по нагрузке =1,0.
Расчет железобетонных элементов по образованию и раскрытию трещин
8.2.4 Расчет железобетонных элементов по образованию трещин производят из условия
, (8.116)
— изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин, определяемый по формуле (8.121).
Для центрально-растянутых элементов образование трещин определяют из условия
, (8.117)
— продольное растягивающее усилие, воспринимаемое элементом при образовании трещин, определяемое согласно 8.2.13.
8.2.5 В случаях, когда выполняется условие (8.116) или (8.117), выполняют расчет по раскрытию трещин. Расчет железобетонных элементов производят по непродолжительному и продолжительному раскрытию трещин.
8.2.6 Расчет по раскрытию трещин производят из условия
, (8.118)
— предельно допустимая ширина раскрытия трещин.
Значения 
принимают равными:
а) из условия обеспечения сохранности арматуры
1.3 Стадии ндс
Стадия I – стадия упругой работы элемента. С увеличением нагрузки развиваются неупругие деформации растянутой зоны, эпюра напряжений становится криволинейной (рис. 20, б). Величина напряжений приближается к временному сопротивлению бетона на осевое растяжение. Конец I стадии наступает, когда деформации удлинения крайних волокон достигнут (предельная растяжимость). Вместо криволинейной эпюры напряжений в растянутой зоне для упрощения принимают прямоугольную с ординатой Rbtn (Rbt,ser).
а – начало I стадии; б – конец I стадии
По I стадии рассчитывают элементы на образование трещин и деформации – до образования трещин.
II стадия. В бетоне растянутой зоны интенсивно образуются и раскрываются трещины. В местах трещин растягивающие усилия воспринимает арматура и бетон над трещиной под нулевой линией. На участках между трещинами – арматура и бетон работают еще совместно.
По мере возрастания нагрузки напряжения в арматуре приближаются к пределу текучести Rs, т.е. происходит конец II стадии.
Эпюра нормальных напряжений в бетоне сжатой зоны по мере увеличения нагрузки за счет развития неупругих деформаций искривляется (рис. 21). Стадия II сохраняется значительное время, характерна для эксплуатационных нагрузок.
По II стадии рассчитывают величину раскрытия трещин и кривизну элементов.
III стадия. Стадия разрушения элемента. Самая короткая по продолжительности. Напряжения в арматуре достигают предела текучести, а в бетоне – временного сопротивления осевому сжатию. Бетон растянутой зоны из работы элемента почти полностью исключается.
2 характерных случая разрушения:
1. Пластический характер разрушения.
Начинается с проявления текучести арматуры, вследствие чего быстро растет прогиб и развиваются трещины.
Участок элемента, на котором наблюдается текучесть арматуры и пластические деформации сжатого бетона, искривляется при постоянном предельном моменте (рис. 22, а). Такие участки называются пластическими шарнирами.
Напряжения в сжатой зоне бетона достигают временного сопротивления сжатию и происходит его раздробление.
2. При избыточном содержании растянутой арматуры происходит хрупкое (внезапное) разрушение от полного исчерпания несущей способности сжатой зоны бетона при неполном использовании прочности растянутой арматуры (рис. 22, б).
III стадия используется в расчетах на прочность.
2).Две группы предельных состояний
Предельными считаются состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т. е. теряют способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или местные повреждения.
Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных состояний: по несущей способности — первая группа предельных состояний; по пригодности к нормальной эксплуатации — вторая группа предельных состояний.
Расчет по предельным состояниям первой группы выполняют, чтобы предотвратить: хрупкое, вязкое или иного характера разрушение (расчет по прочности с учетом в необходимых случаях прогиба конструкции перед разрушением); потерю устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций и т. п.) или ее положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных стен, внецентренно нагруженных высоких фундаментов; расчет на всплытие заглубленных или подземных резервуаров и т. п.); усталостное разрушение (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократно повторяющейся нагрузки подвижной или пульсирующей: подкрановых балок, шпал, рамных фундаментов и перекрытий под неуравновешенные машины и т.п.); разрушение от совместного воздействия силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (периодического или постоянного воздействия агрессивной среды, действия попеременного замораживания и оттаивания и т. п.).
Расчет по предельным состояниям второй группы выполняют, чтобы предотвратить: образование чрезмерного или продолжительного раскрытия трещин (если по условиям эксплуатации образование или продолжительное раскрытие трещин допустимо); чрезмерные перемещения (прогибы, углы поворота, углы перекоса и амплитуды колебаний).
Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов или частей производится для всех этапов: изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям и каждому из перечисленных этапов.
Стадии НДС ж/б при изгибе. 2 возможных случая разрушения.
Расчет жб выполняют для 2-х групп предельных состояний.
1. На прочнорсть нормальных и наклонных сечений при различных стадиях работы
2. На образование и раскрывание трещин и по деформациям.
1.До появления трещины в растянутой зоне – разрушение под действием небольших нагрузок когда бетон способен сопротивляться напряжениям. Эпюра в растянутой зоне искривлена в счет пластических деформаций. В сжатой- более прямая,тк напряжения значительно ниже призменной прочности. Растяжения в ар-ре незначительны.
2.После появления – в растянутой зоне трещина. Бетон из работы выключается все усилие передается на ар-ру, на пряжения в ней значит увеличив оставаясь меньше предела текучести. В сжатой зоне эпюра искривляется вследствие появления пластич деформац.
1) нормально ар0-ные сечения – когда напряжения в ар-ре одновременно достигают пределатекучести, а в сжатой зоне бетона призменной
35. – Основные положения теории расчета ж/б констр. Прочностные хар-ки бетона и ар-ры.
Расчет жб выполняют для 2-х групп предельных состояний.
3. На прочнорсть нормальных и наклонных сечений при различных стадиях работы
4. На образование и раскрывание трещин и по деформациям.
1.До появления трещины в растянутой зоне – разрушение под действием небольших нагрузок когда бетон способен сопротивляться напряжениям. Эпюра в растянутой зоне искривлена в счет пластических деформаций. В сжатой- более прямая,тк напряжения значительно ниже призменной прочности. Растяжения в ар-ре незначительны.
2.После появления – в растянутой зоне трещина. Бетон из работы выключается все усилие передается на ар-ру, на пряжения в ней значит увеличив оставаясь меньше предела текучести. В сжатой зоне эпюра искривляется вследствие появления пластич деформац.
1) нормально ар0-ные сечения – когда напряжения в ар-ре одновременно достигают пределатекучести, а в сжатой зоне бетона призменной
прочности. Трещины раскрываются и прогиб увеличивается.
2) сечение переармированно – при достижении в бетоне в сжатой зоне призменной прочности напряжения в растянутой ар-ре остаются ниже предела текучести. Трещины не раскрыв, прогибы незаметны, удлинения ар-ры незначительны. Разрушение начинается с хрупкого раздавливания бетона в сжатой зоне разрушение носит резкий неожиданный хар-р..
– Причины, вызывающие появление наклонных трещин в изгибаемых ж/б эл-тах. Условие прочности наклонных сечений
При изгибе в приопорных зонах где поперечная сила имеет большие значения образуются трещины наклонные к продольной оси эл-та.. это твызывается появлением в этих зонах касательных напряжений, приводящих к изменению направлению действия главных растягивающих напряжений.
Для восприятия усиоий по наклонной трещине устанавливается продольная ар-ра хомуты. Наибольшая величина поперечн силы распредел на бетон сжатой зоны работающшей в этом случае на срез и поперечную ар-ру работающ на растяжение. Условие прочности от наклонных напряжений:
Поперечное ар-ние хар-ся диаметром поперечн ар-ры и ее классом, шагом хомутов, количеством ветвей хомутов.
40. Назначение поперечного ар-я в изгибаемых ж/б эл-тах.
Dпоперечн ар-ры приним = для изгиб эл-тов : в вязаных какркасах при hсечения до 800мм – 6мм, при h больше 800мм – 8мм.
В сварных каркасах по требов технолог сварки.3,4,6 – проволочная S500? 6 и выше – S240?S400.
Шаг хомутов назнач по расч и конструкт соображен.:
На приопорн уч-ках длиной четверть пролета при H сечения до 450мм – не более 1/2H и не более 150мм.
При H более 450мм – не более H/3/
На средней частии пролета независимо от высоты не более 3/4H и не более 500мм.
Число ветвей назнач в зависимомти от констр особенностей сечения изгиб эл-тов, а при прямоуг сечениях от его ширины.
2 – больше 150 меньше 350
Больше 3 – больше 300мм.
46– Ж/б колонны и их типы. Эксцентриситеты
Различают 3 типа колонн
1.колонны с гибкой продольной ар-рой и хомутами
колонны с гибкой продольной ар-рой и спиралью и колец
3.с жесткой продольной ар-рой класса не ниже с С16/24.
Размеры сечения кратно 50мм но не более 500мм.
Расстояние между продольными стержнями не менее 30мм, не более 400мм. Поперечная ар0ра утнавлив в виде вязаных или стальных хомутов.
433) теплотехнич-е (предъявл. к перекрытиям, раздел. помещения по вертикали с разл. темпер-ми режимами. Эти тр-я устанавл. для чердачных, цокол-х перекрытий, а также для перекр-й над проездами; 4) противопожарные – устанавл. в зависимости от класса зд-я и диктуют выбор материала и тип несущих констр-й; 5) спец-е – водо- и газонепрониц-ть, био- и хим-я стойкость. Эти тр-я возникают, если перекр. разделяют помещения с разл. влажностной или агрессивно-хим. средой (прачечные, бани, хим. лаборатории, котельные и т.п.)
опалубки и временных подпорок, количество которых и расстояния между которыми преимущественно зависят от пролета между опорами и толщины монолитного слоя бетона. Если применяются особые, допущенные строительным надзором решетчатые ригели, то возможно укладывать такие плиты пролетом до 5 м без промежуточных временных монтажных подпорок.