Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі шәКӘрім атындағы семей мемлекеттік униврситеті

Сурет 3,7. Кернеуленбейтін арматураның тоғысу аймақтары

Арматура түріне және дайындалу түріне байланысты тоғысу аймақтары келесідей бөлінеді:

• 
  Контактті(сурет 3,7 а);
  
• 
  Доғалық ванналарда (сурет 3,7 б);
  
• 
  Накладкалары бар (сурет 3,7 в,г);
  
• 
  Үстінен (сурет 3,7 д,е);
  
• 
  Таврлы (сурет 3,7 ж);
  
• 
  Контактті – нүктелі (сурет 3,7 з);
  

• 
  Арматураның кедір-бұдыр беті бетонмен жақсы тіркеседі (3,8 сурет )
  
• 
  Бетонның отыру кезінде арматура беті мен бетон беті арасында үйкелістің күшеюі арқасында;
  
• 
  Арматура беті мен бетон бетінің желімденуі арқасында, цемент коллойдты массаның тұтқырлығы салдарынан.
  

Сурет 3,8. Арматура мен бетонның тіркесуі;

Арматура мен бетон тіркесу кернеуі ұзындығы бойынша біркелкі болмайды, ең көп ернеу τ_{c max} анкеровканың ұзындығына L_an байланысты емес болып келеді. Тіркесудің кернеуінің орташа мәні сырықтағы күш N-ң кірген сырықтың ауданына (u – қима периметрі) бөлгенге тең

τ_с=N/(L_anu)

зависит от длины анкеровки L_an. Среднее напряжение сцепления определяют как частное от деления усилия в стержне N на площадь заделки (u – периметр сечения).

Кернелмейтін ауыспалы қималы арматураны элементтің бойлық өсіне нормальді қиманың арғы жағына салады. Бұл жерде толық есептік кедергі анкеровка аймағының толық ұзындығымен ескеріледі:

Коррозияны болдырмау үшін келесідей шараларды қолданады: қорғау қабатын үлкейтеді және тығыздығын жоғарлатады; сульфатқа төзімді цементті қолданады; полимербетон қолданумен; бетін қаптаумен және сырлаумен.

Қорғау қабатын қабылдаған кезде конструкция түрін және өлшемін еске алады, эксплуатация түрін, арматура диаметрін және мақсатын да еске алады.

• 
  100мм аса тақталарда және қабырғаларда, 250мм-ге дейін арқалықтарда 15мм-ден кем болмауы керек;
  
• 
  250мм-ден биік және бағандарда 20мм-ден кем болмауы керек;
  
• 
  Арқалық пен бағанның қамыттары және көлденең сырықтары үшін, егер элемент биіктігі 250мм-ден төмен болғанда 10мм-ден кем болмауы керек;
  
• 
  Дәл осы 250мм-ден көп болғанда 15мм-ден кем болмауы керек;
  

1. 
   Бетонның деформациясының түрлері
   
2. 
   Серпімділік және серпімді-пластикалық модульдері
   

Дәріс 5. Алдын-ала кернеуленген ТБ

Жоспар

1. 
   Алдын-ала кернеудің мәні.
   
2. 
   Алдын-ала кернеудің тәсілдері.
   
3. 
   Алдын-ала кернеу жоғалтулары.
   
4. 
   Алдын-ала қысу күші.
   
5. 
   Келтірілген қима.
   
6. 
   Қысу кезінде бетондағы кернеу.
   

Сурет 4,3. Алдын ала кернеу жасау сұлбасы

а- арматура дайындау; б- созу; в- тарту құрылғыларын алу; г- бетонның серпімді қысылуы;

2 Алдын ала кернелген элементтер өндірісінде алдын ала кернеуді екі түрмен жасайды: арматураны тірекке бекіту немесе бетонға бекіту.

Арматураны тірекке бекіту тәсілін кішкентай немесе орташа аралықты конструкцияларға қолданады және зауыттарда жасайды. Арматураны бірінші формаға салып, керекті кернеуге дейін созады, кейін сол формаға бетон құйылып керекті беріктікті алғанша тұрады. Содан соң арматураны бекіткен жерден босатады. Бастапқы формасына келу үшін арматура қысылады да бетонмен жақсы тіркескеннің арқасында бетонды да қысады(сурет 4,4).

Сурет 4,4. Арматураны тірекке тарту

Арматураны бетонға тарту көбінесе үлкен аралықты элементтерде қолданады (фермалар, көпірлер). Ол үшін бетонды элементті жасаған кезде ішінде арнайы каналдар қалдырып қояды. Канал диаметрі арматура диаметрінен 5-15мм артық болады, бұл мақсатта жұқа қабырғалы құбырлар қолданылады. Бетон қатқаннан кейін каналдарға арматура кіргізіліп, керекті кернеуге дейін созылады, бекіту жері бетон бүйірі болып табылады. Ең соңында каналдарды цемент қоспасымен қысым арқылы толтырады (сурет 4,5).

Сурет 4,5. Арматураны бетонға тарту

Арматураны созу механикалық, электротермиялық және электротермомеханикалық тәсілдердің көмегімен жүргізеді.

3 Алдын ала кернеудің маңызы конструкцияның кейін жұмысына зор әсерін тигізеді. Неғұрлым көп болса, соғұрлым әсері жақсы болады. Бірақ тым көп тартылған арматураның үзіліп кету қаупі үлкен. Ал егер арматура аз тартылса, уақыт өткеннен кейін әсері мүлдем жоғалады. Алдын ала кернеудің мәнін келесі шектерде қабылдау қажет

σ_sp+p≤R_sn;   σ_sp-p≥0,3R_sn

Мұнда,

Р- алдын ала кернеудің мүмкін ақаулығы, механикалық тәсілде 0,05σ_sp;электротермиялық әдісте30+360/L, МПа (L – сырық ұзындығы, м).

Бастапқы кернеу мәні арматурада тұрақты қалып қалмайды, уақыт өткен сайын материалдардың ерекшеліктеріне және дайындау технологиясына байланысты азайып отырады. Кернеу жоғалтудың екі түрі бар: бірінші, бұйымды дайындаған кезде; екінші, бетонның қысылуынан кейін.

1. 
   Тірекке бекіткен кезде кернеудің релаксациясынан; арматура түрінен және созу әдісіне байланысты болады, механикалық әдіс кезінде σ₁=0,1σ_sp-20,электротермиялық және электротермомеханикалық әдісте - σ₁=0,3σ_sp.
   
2. 
   Температураның өзгеруінен, яғни арматураның және созатын құрылғылардың температураларының айырмашылығы, В40 бетоннан төмен бетондар үшін σ₂=1,25Δt, В45 және одан жоғарғы бетондар үшін σ₂=1Δt; мұндағы Δt арматура мен тіректің температура айырмашылықтары.
   
3. 
   Анкерлердің деформациясынан болатын жоғалту σ₃=(λ/l)Е_s, мұндағыλ=2мм – шайбалардың қысылуы, λ=1,25+0,15d инвентарлы қысқыштардағы сырықтардың орын ауыстыруы, d- сырық диаметрі, l- сырық ұзындығы; электротермиялық созу кезінде σ₃=0; бетонға тіреген кезінде σ₃={(λ₁+λ₂)/l}Е_s.
   
4. 
   Арматураның үйкелісінен болатын жоғалту σ₄
   

• 
  канал немесе бетонға тіреген кезінде конструкциямен болатын үйкелістен;
  
• 
  тірекке тіреген кезде майысатын жердегі болатын үйкеліс.
  

5. 
   Болатты форманың деформациясынан болатын жоғалту, конструкцияның түріне, ұзындығына және формасына байланысты болады, белгісіз болса σ₅=25 МПа деп қабылдайды;
   
6. 
   Бетонның ағуынан болады, қатаю түріне, кернеу мәніне және бетон классына байланысты, бетонды қысу кезінде және кейін 2-3 сағат аралығында болады. Табиғи қатаю кезінде σ₆=40σ_bp/R_bp, егер кернеу σ_bp/R_bp ≤α болса, мұндағы α =0,25+0,025 R_bp ≤0,8 σ_bp- бетонды қысатын кернеу.
   

7. 
   Армматураның кернеуінің релаксациясынан болатын σ₁=σ₇.
   
8. 
   Бетон отыруынан болады σ₈, бетон түріне, созу түріне және қату түріне байланысты.
   
9. 
   Бетон ағуынан болады, алдын ала қысу күшінің ұзақ әсерінен болады, бетон түріне, созу түріне және бетондағы кернеуге байланысты,
   

Егерσ_bp/R_bp>0,75, болса бетон сызықты емес түрде ағады. Онда σ₉=300α(σ_bp/R_bp-0,5)

10. 
    Арматура кедір-бұдырлығынан болатын бетондағы жаншылу, бетонға орау тәсілімен созылса (диаметрі 3м болатын құбырларда және резервуарларда)σ₁₀=70-22d.
    
11. 
    Құрылымды конструкцияның блоктарын қосқан кезде арасында болатын қысу деформацияның салдарынан σ₁₁=(nλ/l)E_s, мұндағыλ=0,3…0,5 – қосылыс қысылуы,n – тігіс саны.
    

Кесте 1. Алғашқы кернеу жоғалтуларының топтары

Бетондағы алдын ала қысу күші кернелген және кернелмеген арматурадағы тең әсер ететін күштердің мәніне тең болады (сурет 4,6):

Сурет 4,6. Қысу күштерінің таралу сұлбасы.

Ал келтірілген қиманың жүктеу центріне байланысты эксцентриситеті тең әсер ететін және құрайтын күштердің теңдігі шартынан анықталады:

е_ор=(σ_spА_spу_sр - σ'_spА'_spу'_sр - σ_sА_sу_s + σ'_sА'_sу'_s)/Р

5 Алдын ала кернелген ТБК-дағы кернеулерді анықтау үшін (1-ші сатыда, сызаттар түзілгенге дейін) бетонның келтірілген қимасын қарастырады, бұл қимада арматура қимасының ауданын эквивалентті бетонның қимасымен алмастырады. Бетон мен арматураның деформацияларының тең болатынын еске ала отырып, келтіруді екі материалдың серпімділік модульдары α=Е_s/Е_b қатынасынан алады.

Келтірілген қиманың ауданы келесідей болады (сурет 4,7):

Сурет 4,7. Келтірілген қиманың сұлбасы

Келтірілген қиманың инерция моменті, келтірілген қиманың ауырлық күші центрі бойынша:

Мұндағы,

• 
  Арматурадағы бақыланатын кернеуді тексеру үшін – кернелетін арматура күші бойымен;
  
• 
  Қысу кезіндегі шектік кернеуді анықтаған кезде –ең шеткі қысылған талшық бойымен;
  
• 
  σ₆,σ₉ жоғалтуларын тапқанда кернелетін арматураның ауырлық центрі бойымен.
  

1. 
   Темірбетон кедергісі теориясының мақсаты.
   
2. 
   ТБ элементтерінің кернеліп-деформацияланған күйінің үш кезеңі.
   

Нормальді, көлбеу және кеңістікті қималарды есептеудегі соңғы мақсат иілу моменті бойынша қиманың сондай мөлшерін таңдау, оның көтеру қабілетін қамтамасыз ету үшін, немесе элементтің қимасы белгілі болса, оның көтеру қабілеттігін тексеру.

Есеп бойынша анықталған арматураның қимасының ауданының элементтің нормальді қимасының ауданына қатынасы элементтің өзіндік бағасынан аспауы керек.

ТБ кедергісі теориясының тағы бір мақсаты жергілікті жүктеуге есептер құрастыру немесе жетілдіру (жаншылу, айырылу, еңгізу).

ТБ кедергісі теориясын элементтердің жүктелу кезеңдеріне байланысты кернеліп-деформацияланған күйінің түрін зерттеп құрастырады. Қимадағы бойлық өске нормальді келетін қиманың шектік күштерін табу үшін келесі шарттарды еңгізеді:

• 
  Бетонның созылуға беріктігі ноль етіп алынады, қысуға беріктігін R_b;
  
• 
  Арматурадағы деформацияны бетонның қысылған аймағының биіктігіне байланысты етіп қабылдайды, және алдын ала кернеу әсерін еске алады;
  
• 
  Арматурадағы созылу күштерін R_sесепті созылу кедергісіне тең етіп алады;
  

Сурет 5,1. Кернеліп-деформацияланған күйдің кезеңдері.

Бетонда және арматурада жүктеу мәні аз болғанда, деформациялар серпімді болады. Кернеу және деформация тәуелділігі сызықты болады, кернеу эпюралары үшбұрышты болып келеді.

Жүктеу әрі қарай көбейген кезде бетонның қысылған аймағында серпімді емес деформациялар орын алады, нормальді кернеулер эпюрасы қисаяды, ал максималды кернеу ординатасы қима шетінен терең аймаққа ауысады.

Жағдай 1. Бұзылу созылған аймақтағы арматурадан басталады және бетонның қысылған жерінің жаншылуымен аяқталады. Кернеу ағу шегіне дейін апарады, салдарынан сызаттар тез ашыла бастайды да қатты майысу пайда болады. Бетонның қысылған аймағының биіктігі азаяды, қысылған аймақтағы кернеу R_b-ға жетеді, нәтижесінде бетон бұзылады. Деформация пластикалық болады.

Сурет 5,2. Кернелген арматурасы бар иілетін элементтің кернелген күйінің сатылары.

1. 
   Иілетін элементтердің түрлері және конструктивтік ерекшеліктері.
   
2. 
   Алдын-ала кернелген элементтерді құрастырудағы ерекшеліктер, арқалықтардың шеткі аймақтарын күшейту.
   
3. 
   Кернелген арматураны анкерлеу.
   
4. 
   Иілетін элементтердің нормальді және көлбеу қимасы бойымен бұзылуының сипаттамасы.
   

Тақталардан және арқалықтардан көптеген ТБК-н жасайды, көбінесе жазық аражабын және жамылғылар, құрастырмалы және монолитті немесе құрастырмалы-монолитті (сурет 6,1).

Сурет 6,1. ТБ элементтерден жасалған аражабындар сұлбалары.

ТБ элементтері тікбұрышты, таврлы, қоставрлы және трапециялы қималы болып келеді:

Сурет 6,2. Арқалықтардың көлденең қималары және армирлеу сұлбалары.

Жұмысшы арматураны элементтің созылған аймағында бір немесе екі қатармен құрастырады.

ТБ арқалықтарында иілу моменті мен қатар көлденең күштер пайда болады, сондықтан көлденең арматураларды орналастыру қажеттігі туады. Оның үлесін конструктивті және есеп нәтижесінен қабылдайды.

Бойлық және көлденең арматураны пісірілген немесе байланған қаңқаларда байланыстырады (сурет 6,3).

Сурет 6,3. Арқалықтарды армирлеу сұлбалары.

Иілетін элементтердің ең қолайлы қимасы қоставрлы болып саналады, ал қабырғасы қалың болса таврлы етіп қабылданады.

Кернелетін арматураны созылатын аймақтарда келесідей етіп орналастырады:

Сурет 6,4. Арматура орналастыру мысалдары.

а- аса берік сымдармен; б- ауыспалы қималы сырықтармен; в- шоқтармен немесе қанаттармен.
Алдын ала кернелген арқалықтарда тірек маңайындағы аймақтарды конструкциялау аса маңызды болып табылады. Өйткені, бұл жерде арматураның қысу күші бүйірдегі анкерлер арқылы бетонға беріледі. Сонымен қатар, бұл жерде жергілікті кернеулер максималды болғандықтан сызаттар пайда болуы мүмкін. Сондықтан, бұл аймақтарды қосымша көлденең арматуралармен күшейту керек, олар пісірілген қаңқалар немесе қамыттар түрінде болады.

3 Кернелген ТБ элементтерін дайындаған кезде арматураны бүйір жағында бекіту үшін анкерлі құрылғыларды қолданады (сурет 6,5):

Сурет 6,5. Анкерлі құрылғылар.

а- шығарылған бас; б- бөліктермен қосу; в -сақиналарды пісіру; г- шетінде гайкасы бар сырық; д- қысылған шайба; е- киілетін шайбасы бар.

4 Иілетін элемент деп, бір иілу моменті немесе иілу моменті мен көлденең күші бар элементті айтамыз.

Мысалы ретінде бір аралықты ТБ арқалықты алайық. Екі тіректе еркін жатыр және екі симметриялы жүктеме шоғырланып әсер етуде(сурет 6,6). Жүк арасындағы аймақта таза иілу орын алады; көлденең күш Q=0. Жүктеудің белгілі бір кезінде бетонның созылған аймағында нормальді сызаттар пайда болады (бойлық өске перпендикуляр). Иілу моменті және көлденең күші әсер ететін аймақта көлбеу сызаттар орын алады.

Сурет 6,6. Иілетін элементтің сұлбасы.

Нормальді армирленген иілетін элементтерде бұзылу созылған арматурадан басталады. Болат ағу шегіне жеткен кезде бетонның қысылған аймағының биіктігі күрт азаяды. Тек қана арматурасы көп элементтерде бұзылу қысылған бетоннан басталады. Бұл кезде арматураның беріктігі толық пайдалынбайды да, экономикалық тұрғыдан тиімсіз болады.

Арқалықтың нормальді бойымен бұзылу түріне байланысты есептеудің екі түрі аыратылады:

• 
  Бірінші жағдай, элементтің бұзылу себебі арматураның бұзылуынан болады;
  
• 
  Екінші жағдай, элементтің бұзылуы бетонның қысылу аймағында болғандықтан болады.
  

Сурет 6,7. Көлбеу сызаттарынан пайда болған бұзылу.

Жүктеудің әрі қарай өсуімен сызаттар әрі қарай ашылып, үстіндегі бетон жаншылады, салдарынан элемент бұзылады. Көлденең қамыт арматурасында да кернеу шегіне жетеді, ал бойлық арматурадағы кернеу шектік мәніне дейін жетпеуі де мүмкін.

Дәріс 7. Иілген ТБ элементтерін нормальді және көлбеу қимасы бойынша есептеу

1. Бір арматурасы бар тік төртбұрышты және таврлы қималы элементтердің нормальді қимасы бойынша беріктігіне есептеу.

2. Иілетін элементтердің көлбеу қимасы бойынша көлденең күшке есептеу.

3. Көлденең сырықтарды есептеу

1 Кез келген симметриялы формалы элементті беріктікке нормальді қима бойынша есептегенде, элементтің шектік жағдайда тепе-теңдікте тұрғанын қабылдайдыΣМ=0жәнеΣХ=0.

Кернелмейтін бір арматурамен армирлеген кезде ΣХ=0 теңдігін келесі түрде жазуға болады:

Сурет 7,1. Иілген элементті есептеуде

а- кернеу мен күштің сұлбасы; б- бұзылу сұлбасы.

А_b= bx;  z_b= h_o- 0,5x;  S_b= А_b z_b = bx(h_o- 0,5x)

R_bbx = R_sA_s;   x = R_sA_s/(R_bb)(1.17)

ξ = x/h_o= R_sA_s /(R_bbh_o);      M ≤ R_bbx(h_o- 0,5x)(1.18)

Мұндағы,

ξ – қысылатын аймақтың салыстырмалы биіктігі.

Сонымен қатар, қысылатын аймақтың ауырлық центрімен өтетін өс арқылы момент көмегімен өрнектеуге болады:

M ≤ R_sA_s(h_o- 0,5x)(1.19)

(1.17),(1.18),(1.19) формулаларын бірге қолданады. Олар келеді егер x<ξ_Rh_o, мұндағы ξ_R- қысылатын аймақтың шектік салыстырмалы биіктігі, бұл кезде арматурадағы созу кернеуі шектік мәнге ие болады σ_s→R_s.

Элементтің көтеру күші бірдей болған жағдайда, арматура қимасы соғұрлым кіші болады, егер h_o жұмысшы қиманың биіктігі ұлғайса. Яғни арматурасы көп және аз қималарды алуға болады.

Және армирлеу үлесі μ100, келесі қатынастарды ескергенде bxR_b= R_sA_s жәнеξ=x/h_oкелесі түрде көрсетілуі мүмкін:

Осы жерде төртбұрышты қимадағы арматура үлесінің максималды мәнін табуға боладыξ_R.