Курсовая работа ЖБК_1_до

21

более невыгодный случай нагружения. Также расчетные нагрузки умножаются еще и на коэффициент по назначению здания n, который в зависимости от класса ответственности здания принимает значения 1,0; 0,95; 0,9. Для типа зданий рассматриваемых в проекте данный коэффициент принимается равным 0,95.

4.2.Подсчет нагрузки равномерно распределенной по площади

В курсовой работе к равномерно распределенным нагрузкам по площади относятся: в постоянных нагрузках – масса пола и масса конструкций плитного типа (имеющих плоскую нижнюю и верхнюю грани), во временных нагрузках – нагрузка по заданию, либо эквивалентная нагрузка, подсчитанная по заданной учебно-реальной нагрузке.

Нагрузку от слоистых конструкций удобнее всего подсчитывать в табличной форме

Таблица 1.

Подсчет нагрузок

№	Материал слоя, толщина,	Норматив-	Коэффици-	Расчетная
п/п	объемная масса	ная	ент надеж-	нагрузка
		нагрузка	ности по	кН/м2
		кН/м2	нагрузке f
1	2	3	4	5

В столбец 2 записываются последовательно все слои пола, принятые при эскизном проектировании по рис.1, а также собственная масса плитной конструкции.

Подсчет нагрузок от слоев пола и плитных конструкций производится исходя из простой пропорциональности: если слой высотой 1м нагружает конструкцию нагрузкой , равной объемной массе, то нагрузка на метр квадратный от любой другой толщины будет пропорциональна высоте слоя (м):

q(Н/м2)= (Н/м3) (м)

(7)

22

Суммирование нагрузок по столбцам 3 и 5 дает итоговую нагрузку на 1 м2 от собственной массы, равномерно распределенную по площади.

Временная нормативная нагрузка также включается в таблицу.

Обычно она задается в курсовой работе равномерно распределенной по площади.

4.3.Подсчет нагрузки равномерно распределенной по длине конструкции

В стержневых расчетных схемах (применяемых к курсовой работе)

нагрузка распределена по длине конструкции.

Нагрузка от собственной массы балок подсчитывается как масса од-

ного погонного метра конструкции (рис.4а):
q(Н/м)= (Н/м2) b(м) h(м)	(8)

При расчете конструкций , монолитно объединяющих элементы плитные и балочные. Необходимо помнить, что если собственная масса плитной части уже вошла в ранее подсчитанные нагрузки, то нагрузка от

балки определяется за вычетом толщины плиты (только ребро).

Подсчет нагрузки от конструкций плитного типа на балочную конст-

рукцию связан с понятием ширины грузовой площади. Если конструкция представлена как система параллельных балок с регулярным шагом, то равномерно распределенная нагрузка должна быть разделена между ними поровну. Ширина грузовой площади рассматриваемой балки будет равна расстоянию между центральными осями пролетов плит, примыкающих к

рассматриваемой балке (рис.4б). Для второстепенной балки запишем:
q(Н/м)= (Н/м2) lpl(м)	(9)
4.4.Подсчет сосредоточенных нагрузок

Сосредоточенные нагрузки на балочную конструкцию, как правило,

передаются от конструкций, площадь опирания или примыкания которых мала по сравнению с величиной пролета балки, например, нагрузка на главную балку от второстепенных.

23

Подсчет сосредоточенных нагрузок также связан с понятием грузо-

вой площади. Сосредоточенную нагрузку от нагрузок равномерно распре-

деленных по площади (временные и ли постоянные нагрузки от слоистых конструкций), удобнее подсчитывать умножая их на размеры грузовой

площади (в случае с нагрузкой от второстепенной балки на главную размерами грузовой площади являются осевые размеры пролета и шага второстепенных балок, см рис.4в):

G(Н)=q(Н/м2) lpl(м) lsb(м)	(10)
V(Н)=v(Н/м2) lpl(м) lsb(м)	(11)

Нагрузка от собственного веса второстепенной балки подсчитывает-

ся как равномерно распределенная по длине, умноженная на величину пролета (на каждую главную балки приходится нагрузка от длины полови-

ны пролета с каждой стороны).

Gsb(Н)=qsb(Н/м) lsb(м)

(12)

Кроме того, сосредоточенную нагрузку можно получить используя

определенную для расчета второстепенной балки нагрузку равномерно распределенную по длине, умножив ее на пролет второстепенной балки мы получим искомую величину.

Как уже говорилось ранее, собственную массу главной балки удоб-

нее тоже представить в виде сосредоточенной нагрузки, тогда появится возможность суммировать ее с сосредоточенной нагрузкой от собственной массы примыкающих конструкций. В сосредоточенную нагрузку тогда войдет часть распределенной по длине нагрузки от собственной массы, со-

бранной с длины , равной шагу второстепенных балок:
Gmb(H)= (H/м3) bmb(м) hmb(м) lpl(м)	(13)

Все нагрузки от собственного веса суммируются для записи в рас-

четную схему.

24

Рис.4. К подсчету нагрузок

5. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРЕКРЫТИЙ Статический расчет имеет целью определение усилий, действующих

в сечениях элементов. Сечения с максимальными по величине усилиями,

как правило, являются расчетными. В изгибаемых элементах при возмож-

ности линейного смещения хотя бы на одной опоре из четырех известных

25

видов усилий определяются только три – изгибающий момент (М), крутя-

щий момент (Т) и поперечная сила (Q).

Допущения, принятые нами при составлении расчетных схем, позво-

ляют отказаться от определения крутящего момента для элементов пере-

крытий в первой курсовой работе. Определение усилий в расчетных сече-

ниях производится на основе знаний, полученных при изучении курсов со-

противления материалов и строительной механики, поэтому в данным ме-

тодических указаниях рассматриваются только особенности статического расчета, специфичные для данного материала и поставленных задач.

5.1. Особенности расчета конструкций по упругой стадии

По упругой стадии рассчитываются только статически определимые железобетонные конструкции. Статически неопределимые конструкции рассчитываются по упругопластической стадии расчета. Конструкции, рас-

сматриваемые в данной курсовой работе, относятся к статически неопре-

делимым конструкциям. Формулы для определения усилий в неразрезной балочной плите и второстепенной балке достаточно просты и будут рас-

смотрены ниже. Для главной балки перекрытия статический расчет осу-

ществляется в два этапа:

-на первом этапе определение усилий в главной балке производится в упругой стадии;

-на втором этапе решение, полученное в упругой стадии модифици-

руется в упругопластическую стадию.

Особенности расчета главной балки по упругой стадии вызваны не-

обходимостью рассмотреть несколько вариантов загружений балки вре-

менной нагрузкой. Определить моменты и поперечные силы для различ-

ных вариантов загружений в статически неопределимой балке можно по известным таблицам, приведенным ниже (табл.2). Подсчет усилий М и Q

по таблицам имеет две трудности. Первая заключается в необходимости тщательно выполнять вычисления и обязательно проверять правильность

26

вычислений построением эпюр усилий. Эту работу рекомендуется выпол-

нять в табличной форме. Эпюры усилий желательно выполнять в масшта-

бе. Вторая трудность заключается в том, что в таблицах не везде даны чис-

ленные коэффициенты для определения моментов в заданных точках. В

этом случае задача решается методом независимого действия нагрузок,

считая известные моменты внешней нагрузкой для статически определи-

мой балки.

При определении усилий в сечениях главной балки при выполнении курсовой работы возможно использование пакета программ “STATIKA”,

используемого на кафедре строительных конструкций ВятГУ.

5.2. Особенности статического расчета неразрезных балок по упругопластической стадии с планируемым перераспределением мо-

ментов

Образование пластического шарнира в каком-либо сечении неразрез-

ной балки приводит к перераспределению усилий, росту их в других сече-

ниях при увеличении нагрузок. Для образования пластического шарнира необходимо, чтобы напряжения в арматуре достигли предела текучести,

что возможно, если задать арматуру с такой площадью сечения, которая способна воспринять строго определенное усилие. На стадии статического расчета можно задать это усилие (момент) в сечении такой величины, ко-

торая нас больше всего устраивает, уменьшить момент, который действо-

вал бы в этом сечении при расчете по упругой стадии. Величина, на кото-

рую можно уменьшить изгибающий момент в сечении, не должна быть слишком малой, т.к. в этом случае не будут реализованы преимущества расчета по упругопластической стадии; и не должна быть слишком боль-

шой, т.к. в этом случае можно ожидать чрезмерного раскрытия трещин из-

за значительных пластических деформаций арматуры. Считается, что по условиям трещиностойкости монолитных конструкций, работающих в аг-

рессивных средах, величина снижения момента не должна превышать 30%

27

от момента в сечении при расчете по упругой стадии. Очень важным фак-

тором, который следует учитывать при назначении величины снижения моментов, является высота сжатой зоны бетона, которая должна быть меньше граничной с некоторым запасом (в практике проектирования ве-

личина в пластическом шарнире принимается равной 0,35), обеспечи-

вающих безусловное развитие пластических деформаций в бетоне сжатой зоны. Наиболее наглядно методика перераспределения моментов видна при проектировании главной балки.

Место для проектируемого образования пластического шарнира вы-

бирается на промежуточной опоре, по грани примыкания к колонне. Вы-

бор места обусловлен тем, что в этом сечении величина изгибающего мо-

мента достигает максимальной величины при загружении временной на-

грузкой, а возможности его восприятия невелики из-за малой величины ширины сжатой зоны и, соответственно большой ее высоты. Величину снижения момента следует назначать максимально допустимой, т.к.

уменьшение момента приведет к уменьшению количества арматуры в этой сложной для бетонирования зоне. Снижение момента на опоре приведет к возрастанию моментов в пролетных сечениях, поэтому необходимо убе-

диться, что их возросшие значения не превышают максимальных момен-

тов в этих сечениях от других вариантов загружения временной нагрузкой.

Огибающая эпюра усилия представляет собой график максимальных и минимальных усилий в определенных сечениях балки при учете любых возможных вариантов размещения временной нагрузки. При построении огибающей эпюры надо иметь виду, что несимметричные варианты загру-

жения временной нагрузкой могут быть выполнены так и наоборот, поэто-

му огибающая эпюра будет всегда иметь ось симметрии.

28

Таблица 2

29

Расчетным сечением главной балки на опоре будет являться сечение по грани колонны, поскольку расчет теперь производится по упругопла-

стической стадии. Момент в этом сечении можно упрощенно определить по формуле:

Мгр=Мв-QB1/(hк/2)

(14)

5.3. Статический расчет неразрезных балок по упругопластической стадии с фиксированным перераспределением усилий

Такой расчет производится для малоответственных конструкций (в

курсовой работе это плита и второстепенная балка), загруженных равно-

мерно распределенной нагрузкой. Величины моментов и поперечных сил огибающих эпюр, элементов балочного типа можно получить по готовым формулам.

6. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ АРМАТУРЫ

6.1. Основные принципы и приемы назначения диаметра и шага арматуры железобетонных элементов, полученной по расчету

30

Результатом конструктивного расчета элементов будет являться оп-

ределение площади арматуры и назначение диаметров и количества стерж-

ней в соответствии с сортаментом. Результат этой работы может быть мно-

говариантным, но в любом случае он должен удовлетворять следующим обязательным требованиям:

1.Экономичность – площадь принятой арматуры должна отли-

чаться от расчетной на более чем на 5%. Кроме того, при значительном изменении усилий по длине элемента часть арматуры становится ненуж-

ной и, ее можно обрывать или отгибать, как это показано в п.7.5 данных методических указаний, но для этого количество арматуры должно быть больше минимально допустимого.

2.Надежность – площадь принятой арматуры не должна быть меньше расчетной, в крайнем случае, допускается превышение площади расчетной арматуры над принятой на величину менее 1,5%.

3.Унификация – количество различных диаметров рабочей арма-

туры должно быть минимальным. Считается, что в одной конструкции

(элементе) их должно быть не более трех. Кроме того, не рекомендуется использовать смежные из сортамента диаметры в одной конструкции или элементе.

4.Технологичность изготовления арматурных изделий – особен-

ное значение имеет выполнение п.п.5.32,5.33 [1], которые устанавливают связь между диаметрами арматуры при сварке арматурных изделий и от-

дельных стержней. Технологичность, кроме того, проявляется в том, чтобы количество стержней и тем более их разновидностей позиций было мини-

мальным.

5.Обеспечение качества анкеровки арматуры – выполнение тре-

бований СНиП [1] п.п. 5.11, 5.12 приводит к тому, что количество стерж-

ней, которые мы можем разместить в сечении элемента, не может быть слишком большим. Если расстояние между стержнями и защитный слой