Розрахунок другорядних балок

ВСТУП

При самостійній роботі студентів з дисципліни «Залізобетонні та кам’яні конструкції» основна увага приділяється засвоєнню провідних питань з теорії розрахунку залізобетонних та кам’яних конструкцій, а також принципів проектування найпростіших конструктивних елементів (балок, колон, стовпів, кам’яних простінків, збірних залізобетонних плит).

При самостійній роботі студент зобов’язаний ознайомитись з основними теоретичними питаннями, викладеними в цих методичних вказівках, прочитати рекомендовані розділи літератури й звернутися до методичних вказівок з виконання першого курсового проекту із залізобетонних та кам’яних конструкцій. Для самоконтролю до кожної теми додаються запитання, на які студент повинен обґрунтовано відповісти.

Результатом самостійної роботи має бути ґрунтовне засвоєння теоретичних розділів виучуваної дисципліни й кваліфіковане виконання курсового проекту.

1. КОМПОНУВАННЯ МОНОЛІТНИХ РЕБРИСТИХ ПЕРЕКРИТЬ

На прямокутному плані будівлі влаштовується монолітне ребристе перекриття, яке складається з монолітної плити, другорядних балок та головних балок. Головні балки можуть розташовуватись в поперечному напрямку будівлі і в поздовжньому. При поперечному розташуванні кількість прольотів має бути 3, 4, в окремих випадках 5, 6. Прольоти головних балок 6÷ 9 м, найбільш уживані прольоти 5, 6÷ 7, 2 м. Розмір перерізу цих балок: , .

Другорядні балки мають прольоти 4÷ 7 м, найбільш уживані 4, 2÷ 6 м. Розмір перерізу: , . Другорядні балки розташовуються перпендикулярно до головних, кількість їх у прольоті складає 2, 3. Другорядні балки проходять обов’язково по осях будівлі.

Монолітна плита, яка спирається на другорядні балки, може бути завтовшки 60÷ 120 мм в залежності від навантаження та відстані між другорядними балками. Відстань між другорядними балками може бути 1, 7÷ 2, 7(3) м, ця відстань буде прольотом балочної плити. При проектуванні монолітного ребристого перекриття треба орієнтуватись на те, щоб прольоти другорядних балок були меншими за головні, а менші прольоти переносились на крайні проміжки перекриття. Наприклад, при 3-прольотній головній балці прольоти можуть бути 6, 2+6, 6+6, 2 м, при 6-прольотній другорядній балці прольоти можуть бути 5, 4+5, 6+5, 6+5, 6+5, 6+5, 4 і т.п.

При компонуванні монолітного перекриття можуть бути балочні монолітні плити або контурні. Балочні – це такі, в яких співвідношення більшої сторони до меншої складає більше 2, а контурні – це плити, в яких таке співвідношення менше або дорівнює 2, тобто контурні плити в розмірах наближаються до квадрату.

Розрахунок усіх трьох елементів монолітного перекриття виконується як статично невизначених нерозрізних балок. При цьому є деякі особливості в розрахунку кожного елемента. Для балочних плит вирізається з перекриття смужка шириною 1 м, потім визначаються згинальні моменти за довідковими даними. Для другорядних балок будується епюра моментів з урахуванням огинаючої епюри. Аналогічно знаходяться зусилля та для головних балок (за допомогою довідкових таблиць).

Рекомендується ознайомитись з літературними джерелами: [1, с.305-310], [2, с.426-432], [3, с.85-91], [5, с.112-116], [9, с.273-276].

Запитання для самоперевірки

1. З яких складових елементів влаштовується монолітне ребристе перекриття?

2. Чим вирізняється балочна плита від контурної?

3. Який переріз мають другорядні й головні балки?

4. Як підібрати площу арматури для плити?

5. Які основні кроки арматури в сітці для армування плити?

6. Чи можна армувати плиту діаметром 18÷ 25 мм?

7. Порядок визначення зусиль у другорядній балці.

8. Що таке огинаюча епюра зусиль?

9. Основні етапи розрахунку балок на міцність по похилих перерізах.

2. РОЗРАХУНОК ТАВРОВИХ ПЕРЕРІЗІВ

Таврові перерізи – найбільш поширені види в перекриттях та збірних залізобетонних конструкціях. Методика їх розрахунку полягає в початковому визначенні положення нейтральної осі. Вона може розташовуватись або в полиці, або в ребрі. Від місцезнаходження нейтральної осі визначаються два способи розрахунку площі нижньої робочої арматури. У першому випадку (розташування нейтральної осі в полиці) тавровий переріз розраховується як прямокутний шириною , у другому випадку (розташування нейтральної осі в ребрі) площа робочої арматури розраховується окремо від роботи ребра й окремо від роботи звісів. Умова розташування нейтральної осі в полиці має такий вигляд для зовнішнього моменту :

. (1)

Права частина нерівності (1) відповідає несучій здатності полиці . Якщо , тоді нейтральна вісь проходить в ребрі.

Площа робочої арматури для першого випадку

; ; ,

де – табличні коефіцієнти, які знаходять за довідковими даними (див. [3] й методичні вказівки до курсового проекту).

Для другого випадку загальна площа арматури

. (2)

залежить від роботи ребра

. (3)

Для визначення х треба знати та ; .

залежить від роботи звісів

. (4)

Діючий момент М складається з двох моментів .

.

Для визначення необхідно від величини М відняти :

. (5)

Параметри , – висота й ширина полиці; – ширина ребра; – розрахунковий опір бетону; – робоча висота перерізу.

Розрахунок таврових перерізів на міцність по похилих напрямках виконують за загальноприйнятою методикою [1÷ 4].

Для поглибленого вивчення роботи таврових, а також двотаврових перерізів по першій групі граничних станів рекомендується ознайомитись з такими літературними матеріалами: [1, c.138-141], [2, c.135-142], [3, c.48-52], [6, c.176-178].

Запитання для самоперевірки

1. Які можуть бути значення ширини звісів у таврових перерізах?

2. У чому полягає методика розрахунку положення нейтральної вісі?

3. Як визначається площа робочої арматури, якщо нейтральна вісь проходить в полиці?

4. Як визначається площа робочої арматури, якщо нейтральна вісь проходить в ребрі?

5. Площа арматури у формулі (3) може бути записана в іншому вигляді. Запишіть її.

6. Від чого залежить значення в формулі (4)?

7. Чи можна розраховувати площу робочої арматури двотаврових перерізів за формулами розрахунку таврових перерізів?

РОЗРАХУНОК ДРУГОРЯДНИХ БАЛОК

(статичний та конструктивний)

Розрахункова схема другорядних балок – багатопрольотна нерозрізна статично невизначена балка. Ширина вантажної смуги, з якої збирається навантаження на другорядну балку, дорівнює кроку цих балок. Значення моментів М і поперечних сил визначаються у другорядних балках з довідкових таблиць. У першому наближенні можна прийняти момент в першому прольоті:

; (6)

на першій проміжній опорі

; (7)

в послідуючих прольотах та опорах

. (8)

Поперечна сила на першій опорі , на другій опорі зліва , справа і на третій опорі . Опорами для другорядних балок служать головні балки.

Для другорядних балок будується огинаюча епюра моментів, в якій найважливішим етапом є побудова верхньої лінії епюри моментів, вона може бути додатна або від’ємна. Знак визначається за довідковими епюрами літературних джерел [3÷ 5].

При конструктивному розрахунку в прольотах другорядна балка розраховується як тавровий переріз з полицею у стиснутій зоні, а на опорах другорядна балка розраховується як прямокутний елемент, в якому стиснута зона знизу, тобто в ребрі.

Слід звернути увагу на те, що на опорі при визначенні табличного параметра в знаменнику треба ставити не , а – ширину ребра другорядної балки.

На поперечну силу розрахунок виконують як для таврового перерізу з урахуванням коефіцієнта : .

.

Поперечна арматура встановлюється з кроком 100, 150, 200 мм; при 450 , але не більше 150 мм при 450 мм , але не більше 500 мм. Діаметр поперечної арматури має бути 4; 5 мм класу ВрІ або 6, 8 мм класу А400С.

Додаткову інформацію можна отримати, користуючись літературою: [1, c.307-308], [2, c.433-438], [3, c.91-95], [5, c.116-143], [10, c.217-224].

Запитання для самоперевірки

1. Як визначаються розрахункові прольоти другорядної балки?

2. Порядок розрахунку постійного й тимчасового навантаження на другорядну балку. Як переводиться навантаження з кН/м² в кН/м?

3. Що таке огинаюча епюра моментів для другорядної балки?

4. Визначення поперечної сили для другорядної балки.

5. Для знаходження поздовжньої робочої арматури в прольоті яка форма перерізу приймається для розрахунку?

6. Для знаходження робочої арматури на опорі яка форма перерізу приймається для розрахунку?

7. Конструктивні особливості при встановленні поперечної арматури для другорядної балки.

8. Що служить опорами для другорядних балок?

9. Форми армування опорної зони другорядних балок.

4. ВИЗНАЧЕННЯ ЗГИНАЛЬНИХ МОМЕНТІВ І