Напряжения в бетоне при обжатии. Усилие предварительного обжатия, эксцентриситет усилия предварительного обжатия

При обжатии в бетоне развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений приобретает криволинейное очертание. В зависимости от цели расчета напряжения в бетоне определяют в разных по высоте сечения уровнях:

а) при установлении контролируемого напряжения в арматуре, натягиваемой на бетон, напряжения в бетоне определяют в уровне усилий в напрягаемой арматуре.

б) при проверке предельных напряжений при обжатии напряжения в бетоне определяют в уровне крайнего сжатого волокна

в) при расчете потерь от быстронатекающей ползучести и от ползучести напряжения в бетоне определяют на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры по формулам. Последовательность изменения предварительных напряжений в элементах после загружения внешней нагрузкой

После загружения элемента при постепенном увеличении внешней нагрузки напряжения в бетоне от предварительного обжатия погашаются.

Усилие предварительного обжатия бетона принимают равным равнодействующей усилий в напрягаемой и ненапрягаемой арматуре, а эксцентриситет этого усилия относительно центра тяжести приведенного сечения определяют из условия равенства моментов равнодействующей и составляющих.

Виды соед-й деревянных конструкций

При создании деревянных конструкций часто приходится соединять бревна, брусья и доски между собой. Соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины — сращиванием. Кроме того, деревянные элементы могут соединяться в узлах конструкций под разными углами.

По способу передачи усилий соединения деревянных элементов разделяются на следующие виды:

1) соединения, в которых усилия передаются непосредственным упором контактных поверхностей соединяемых элементов, например, примыканием в опорных частях элементов, врубкой и т.д.;

2) соединения на механических связях;

3) соединения на клеях.

Механическими в соединениях деревянных конструкций называют рабочие связи различных видов из твердых пород древесины, стали, различных сплавов или пластмасс, которые могут вставляться, врезаться, ввинчиваться или запрессовываться в тело древесины соединяемых элементов. К механическим связям, наиболее широко используемым в современных деревянных конструкциях, относятся шпонки, нагели, болты, глухари, гвозди, шурупы, шайбы шпоночного типа, нагельные пластинки и металлические зубчатые пластинки (МЗП).

Передача сил в соединениях с механическими связями происходит от одного элемента к другому через отдельные точки (дискретно).

Все связи (кроме клеевых) являются податливыми, т.е. не обеспечивают полной монолитности соединения. Деформации возникают вследствие неплотностей, неизбежных при изготовлении, от усушки и смятия древесины, а также от изгиба связей.

Необходимо избегать хрупких соединений, в которых разрушение происходит неожиданно и при малых деформациях. Такое разрушение характерно для врубок, работающих, в основном, на скалывание.

Для соединений, обладающих вязкостью, характерно медленное нарастание деформаций при длительном воздействии нагрузок с постепенным развитием пластических деформаций при разрушении. К вязким соединениям относятся соединения на гвоздях и нагелях, древесина в которых работает на смятие.

 

Соединения на нагелях

Нагелями называют стержни или пластинки, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов. В нагельном соединении, находящемся под воздействием внешней нагрузки, сам нагель работает на изгиб, а древесина соединяемых элементов под нагелями подвергается смятию. Нагели бывают стальные, пластмассовые и деревянные, а по форме — цилиндрические и пластинчатые.

Соединения на растянутых связях

К растянутым связям относятся гвозди, винты (шурупы и глухари), работающие на выдергивание, скобы, хомуты, стяжные болты и тяжи. Все виды связей, особенно постоянные, воспринимающие расчетные усилия, должны быть защищены от коррозии (оцинковкой, покрытием водостойкими лаками и т.п.). Расчет связей на растяжение производят в соответствии с нормами расчета металлических конструкций.

Соединения на металлических зубчатых пластинах (МЗП)

Для узловых соединений дощатых элементов в последнее время нашли применение металлические зубчатые пластины (МЗП). Наибольшее распространение в зарубежной практике строительства получили МЗП системы «Ганг-Нейл»

МЗП представляет собой стальные пластины толщиной 1—2 мм, на одной стороне которых после выштамповки на специальных прессах получаются зубья различной формы и длины. МЗП ставят попарно по обе стороны соединяемых элементов таким образом, чтобы ряды МЗП располагались в направлении волокон присоединяемого деревянного элемента, в котором действуют наибольшие усилия. Изготовление конструкции должно производиться на специализированных предприятиях или в деревообрабатывающих цехах, оснащенных оборудованием для сборки конструкций, запрессовки МЗП и контрольных испытаний конструкций. Ручная запрессовка МЗП недопустима.

Соединения на клеях

Склеивание древесины — наиболее прогрессивный способ соединения деревянных элементов, отвечающий индустриальному способу из-готовления. Наличие водостойких и биостойких строительных клеев (на основе синтетических смол) открыло возможности широкого использования клееных конструкций в индустриальном строительстве.

В настоящее время применяют в основном синтетические клеи. Для деревянных элементов, не защищенных от атмосферных воздействий и в сооружениях с изменяющимся температурно-влажностным режимом применяют фенолформальдегидные, резорциновые, фенольно-резорци-новые, алкилрезорциновые клеи.

К достоинствам клееных конструкций относятся возможность компоновки крупноразмерных конструкций из мелкоразмерного сортамента, использование древесины низких сортов в менее напряженных зонах конструкций, отсутствие ослаблений врезками и врубками, надежная работа на сдвиг в швах, возможность автоматизации процессов изготовления конструкций в заводских условиях, незначительная металлоемкость, повышенная огнестойкость вследствие значительной массивности клееных элементов.

Элементы рассчитывают на прочность по нормальным напряжениям:

при простом изгибе

σ=М/W_расч ≤R_и

при косом изгибе

σ=М_х/W_храсч +М_у/W_урасч ≤R_и

 

по касательным напряжениям

 

τ=(QS_бр)/(I_бр b_расч )≤R_(ск(ср))

 

где Мх и Му—составляющие расчетного изгибающего момента М соответственно для осей х и у; W_храсч W_урасч— составляющие расчетного момента сопротивления сечения W_расч относительно осей х и у, принимаемого Wpacч — Wнт при проверке ослабленного сечения элемента, или Wpacч = Wбp при проверке на действие максимального изгибающего момента в неослабленном сечении (здесь WHT — момент сопротивления ослабленного поперечного сечения, который вычисляется с учетом ослаблений, расположенных на участке длиной до 20 см и совмещенных в одном сечении); Q — расчетная поперечная сила; Sбp — статический момент брутто сдвигаемой части сечения относительно нейтрального слоя поперечного сечения; bрасч — расчетная ширина сечения элемента; R_и, R_(ск(ср)) — расчетные сопротивления изгибу и скалыванию (срезу) материала

Расчет центрально и внецентренно сжатых элементов из древесины сплошного сечения

Длина сжатых элементов значительно больше, чем размеры поперечного сечения, поэтому разрушаются эти элементы не как малые стандартные образцы - только от сжатия, а в результате потери устойчивости, которая происходит значительно раньше, чем напряжения сжатия достигают своего предела. Эта особенность работы сжатых элементов называется явлением продольного изгиба и учитывается введением в расчетную формулу коэффициента продольного изгиба φ.

Коэффициент продольного изгиба φ представляет собой отношение критического напряжения (напряжения, при котором стержень начинает терять устойчивость) к среднему временному пределу прочности древесины на сжатие вдоль волокон :

где Е - модуль упругости древесины вдоль волокон; - гибкость элемента.

Коэффициент условно можно рассматривать как поправочный коэффициент, на который надо умножить средний временный предел прочности древесины на сжатие, чтобы получить критическое напряжение упругого стержня: Коэффициент ф < 1, что свидетельствует о неполном использовании прочностных свойств материала.

Алгоритм решения:

1. , радиус инерции

2. ,

Где -гибкость, -расчетная длина элемента, , коэф

3а. При (работа элемента в пределах пропорциональности)

3б. При (работа элемента за пределами пропорциональности)

С учётом вышесказанного расчёт центрально-сжатых элементов производится по формулам:

- на прочность

где N_c — расчётная сжимающая сила;

R_c — расчётное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон, определенное с учетом всех коэффициентов условий работы;

F_нт — площадь нетто поперечного сечения;

- на устойчивость

 

где - коэффициент продольного изгиба;

F_pacч - расчётная площадь поперечного сечения элемента, определяемая по формулам табл. 3.3.

При несимметричных ослаблениях поперечного сечения, выходящих на кромку, сжатые элементы рассчитываются как внецентренно-сжатые.