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 возможности линейного смещения хотя бы на одной опоре из четырех известных видов усилий определяются только три – изгибающий момент (М), крутящий момент (Т) и поперечная сила (Q).
Допущения, принятые нами при составлении расчетных схем, позволяют отказаться от определения крутящего момента для элементов перекрытий в первой курсовой работе. Определение усилий в расчетных сечениях производится на основе знаний, полученных при изучении курсов сопротивления материалов и строительной механики, поэтому в данным методических 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, рассматриваемые в данной курсовой работе, относятся к статически неопределимым конструкциям. Формулы для определения усилий в неразрезной балочной плите и второстепенной балке достаточно просты и будут рассмотрены ниже. Для главной балки перекрытия статический расчет осуществляется в два этапа:
-на первом этапе определение усилий в главной балке производится в упругой стадии;
-на втором этапе решение, полученное в упругой стадии модифицируется в упругопластическую стадию.
Особенности расчета главной балки по упругой стадии вызваны необходимостью рассмотреть несколько вариантов загружений балки временной нагрузкой. Определить моменты и поперечные силы для различных 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 вычислений построением эпюр усилий. Эту работу рекомендуется выполнять в табличной форме. Эпюры усилий желательно выполнять в масштабе. Вторая трудность заключается в том, что в таблицах не везде даны численные коэффициенты для определения моментов в заданных точках. В этом случае задача решается методом независимого действия нагрузок, считая известные моменты внешней нагрузкой для статически определимой 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 моментов
Образование пластического шарнира в каком-либо сечении неразрезной балки приводит к перераспределению усилий, росту их в других сечениях 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, которая нас больше всего устраивает, уменьшить момент, который действовал бы в этом сечении при расчете по упругой стадии. Величина, на которую 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 большой, 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 агрессивных средах, величина снижения момента не должна превышать 30% от момента в сечении при расчете по упругой стадии. Очень важным фактором, который следует учитывать при назначении величины снижения моментов, является высота сжатой зоны бетона, которая должна быть меньше граничной с некоторым запасом (в практике проектирования величина в пластическом шарнире принимается равной 0,35), обеспечивающих безусловное развитие пластических деформаций в бетоне сжатой зоны. Наиболее наглядно методика перераспределения моментов видна при проектировании главной балки.
Место для проектируемого образования пластического шарнира выбирается на промежуточной опоре, по грани примыкания к колонне. Выбор места обусловлен тем, что в этом сечении величина изгибающего момента достигает максимальной величины при загружении временной нагрузкой, 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 убедиться, что их возросшие значения не превышают максимальных моментов 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 загружения временной нагрузкой могут быть выполнены так и наоборот, поэтому огибающая эпюра будет всегда иметь ось симметрии.
|
|
Расчетным сечением главной балки на опоре будет являться сечение по грани колонны, поскольку расчет теперь производится по упругопластической стадии. Момент в этом сечении можно упрощенно определить по формуле:
Мгр=Мв-QB1/(hк/2) (14)