Изчисляване на стоманобетонния лъч

Изчисляване на стоманобетонния лъч

пример за типично изчисление

Въпреки факта, че фабриките за стоманобетонни продукти произвеждат голям брой готови продукти, понякога е необходимо да се направи стоманобетонен подов лъч или самият стоманобетон. И когато изграждате къща без фиксиран кофраж, просто не може да се направи. На практика всички Фурнир Монтажници на строители, изпълзяват в кофража някои парче желязо и почти всеки знае него - фитинги, осигуряване на здравината на конструкцията, само за да се определи броя и диаметъра на клапана или раздела на горещо валцувани профили са положени в бетонни конструкции като армировка, добро само инженери-технолози са в състояние. Стоманобетонни конструкции, въпреки че са били използвани повече от сто години, но все още остават мистерия за повечето хора, а не за самите структури, а за изчисляване на стоманобетонни конструкции. Ще се опитаме да вдигнем завесата на мистерията по тази тема чрез пример за изчисляване на стоманобетонен лъч.

Изчисляването на всяка структура на сградата като цяло и на стоманобетонната греда се състои от няколко етапа. Първо се определят геометричните размери на лъча.

Стъпка 1. Определяне на дължината на гредата.

Изчислете действителната дължина на лъча е най-лесна. Основното е, че предварително знаем, че гредата трябва да отсече и това вече е голяма работа. Span е разстоянието между носещите стени на подовия лъч или широчината на отвора в стената на джъмпера. Разстоянието е прогнозната дължина на гредата, действителната дължина на гредата със сигурност ще бъде по-голяма. Тъй като лъч виси във въздуха, не може (в момента учените все още са имали известен успех в анти-гравитация), това означава, че дължината на гредата трябва да е по-голяма продължителност на ширината на подкрепата на стената. И въпреки че всички по-нататъшни изчисления се правят в зависимост от изчислената, а не от действителната дължина на гредата, все още е необходимо да се определи действителната дължина на гредата. Ширината на подкрепа зависи от здравината на конструкцията на материала под гредата, а дължината на гредата да е по-силна от материала на строителството в продължение на лъча и по-малката педя, по-малката може да бъде ширината на подкрепата. Теоретично изчисляване на ширината на подкрепата, знаейки, структурата под носещия материал може също толкова добре, колкото и самата греда, но обикновено един не го направи, ако е възможно да се основава на лъча върху тухла, камък или бетон (стоманобетон) стена 150-300mm когато педи 2- На 10 метра. За стени, изработени от кухи тухли и циментови блокове, може да се наложи да се изчисли ширината на опората.

Да вземем например стойността на изчислената дължина на лъча = 4 m.

Етап 2. Предварително определяне на ширината и височината на гредата и класа (белега) на бетона.

Тези параметри не са точно известни на нас, но трябва да бъдат определени така, че да има нещо, което да се обмисли.

Ако това е скок, е логично поради конструктивни причини да се направи скок с ширина приблизително равна на ширината на стената. За гънките на припокриване, ширината може да бъде всичко, но обикновено се приема, че е най-малко 10 см и кратно на 5 см (за простота на изчисленията). Височината на лъча се взема от конструктивни или естетически съображения. Например, за тухлена зидария е логично да направите скок с височина 1 или 2 високи тухли, за пеперуда - на една височина от грундов блок и така нататък. Ако гредите на гредите са видими след завършването на конструкцията, също е логично да направите височината на гредата пропорционална на ширината и дължината на гредата, както и разстоянието между гредите. Ако гредите са били бетонирани едновременно с плочата, общата височина на гредата при изчисленията ще бъде: явната височина на гредата + височината на монолитната плоча.

Например, ние приемаме стойности с ширина = 10 cm, височина = 20 cm, клас бетон B25.

Стъпка 3. Определяне на подпорите.

От гледна точка на силата, независимо дали става въпрос за скок над отваряне на врата или прозорец или надлъжен лъч, няма значение. Но как точно гредата ще лежи по стените е от голямо значение. От гледна точка на строителната физика всяка реална подкрепа може да се разглежда като шарнирна опора, около която лъчът може да се върти произволно или като твърда опора. С други думи, твърдата опора се нарича щипка по краищата на лъча. Защо толкова много внимание се отделя на носещите греди, става ясно по-долу.

1. Захващайте върху две шарнирни опори.

Ако стоманобетонна греда е монтирано в положение за дизайн след производството, ширината на носещи греди на стената е по-малко от 200 mm, при което съотношението на дължината лъч към ширината на повече от 15/1 лагер и изграждане лъч не са предвидени пластини за твърда връзка с други конструктивни елементи, като стоманобетонна на гредата трябва да се разглежда като уникален лъч върху шарнирни подпори. За такъв лъч се приема следният символ:

2. Дърво с твърдо гарниране в краищата.

Ако стоманобетонна лъч се произвежда директно на мястото на монтаж, като лъч може да се разглежда като заседнала в краищата само когато лъч както и стена, върху която е лъча, бетонирани едновременно или по време на бетониране греди са предвидени пластини за твърда връзка с другите елементи дизайн. Във всички останали случаи гредите се разглеждат като разположени върху две шарнирни опори. За такъв лъч се приема следният символ:

3. Многостранен лъч.

Понякога трябва да се изчислят стоманобетонна греди, които ще заменят само с две или три стаи, монолитна стоманобетонна таван на няколко греди или джъмпер в продължение на няколко съседни отвори в стената. В такива случаи лъчът се счита за многопластов, ако опорите са шарнирно свързани. При твърдите опори броят на участъците не е важен, тъй като опорите са твърди, след това всяка част от гредата може да бъде разгледана и изчислена като отделен лъч.

4. Конзолни греди.

Лагер, чийто един или два края са без опори и опорите са на известно разстояние от краищата на гредата, се нарича конзола. Например плоча на фундаментната плоча излиза извън основата на няколко сантиметра, може да се разглежда като греда, в допълнение скок, поддържащи части, която е по-голяма от L / 5 могат да се разглеждат като конзолата, и така нататък.

Стъпка 4. Определяне на натоварването на гредата.

Натоварването на лъча може да бъде много разнообразно. От гледна точка на строителната физика всичко това лежи неподвижно върху гредата, прикован, залепени или окачен на една греда - статично натоварване. Всичко, което ходи, пълзи, бяга, кара и дори пада върху лъча - всичко това е динамично натоварване. Натоварването може да се концентрира, например, човек, стоящ на лъча или колело на превозното средство, на базата на дължина лъч на 3 или повече метра, може да се разглежда като концентриран товар. Концентрираният товар се измерва в килограми, по-точно в килограми сила (kgf) или в Нютони.

Но клинкер, блокчета или всякакъв друг материал, лежи на моста, както и подови плочи, сняг, дъжд и дори вятъра, земетресение, цунами, и много повече може да се разглежда като разпределен товар, действащ от таваните на моста или греди. Освен това разпределеният товар може да бъде равномерно разпределен, равномерно и неравномерно променящ се дължина и т.н. Разпределени натоварване се измерва в кг / msup2, но при изчисляването на стойността на разпределен товар на метър, както и в изграждането на огъващ момент схемата, нито височина, нито ширината на лъча не се взема под внимание, и взема под внимание само на дължината на светлинния лъч. Превод на квадратни метра в линейни не е трудно. Ако се изчислява припокриващ лъч, разпределеното натоварване логически се умножава по разстоянието между осите на подовите лъчи. Ако товарът се определя на джъмпера, че е възможно да се изработи на плътността на материала лежи на горния праг, умножена по ширината и височината на конструкцията.

Колкото по-точно изчисляваме натоварванията, действащи върху гредата, толкова по-точно ще бъде нашето изчисление и колкото по-надежден ще бъде проектът. И ако всичко е повече или по-малко просто със статични натоварвания, динамичните натоварвания също са динамични, защото те не стоят неподвижни и се опитват да ни усложнят с вече не просто изчисление. От една страна, структурата трябва да се изчислява на най-неблагоприятното съчетание на натоварванията, от друга страна, теорията на вероятностите казва, че вероятността за такава комбинация от натоварване е много малък, а се разчита на изграждането на комбинацията най-неблагоприятното натоварване, това означава, неефективни строителни отпадъци материали и човешки ресурси. Една къща, построена според всички правила и способна да издържа почти всичко, включително и ядрена стачка, която никой, освен лудият милионер, няма да купи, е твърде скъпа. Ето защо, при изчисляване на структурните динамични натоварвания се използват с различни коефициенти за корекция, които вземат под внимание вероятността за товарни комбинации, но на практика не е възможно да се вземат предвид всички. Сградите, които са разрушени по време на земетресения, урагани, цунами и дори тежки снеговалежи, са ярко потвърждение за това. За по някакъв начин да направят живота по-лесно не само инженер, но и обикновените хора, изработен брой междуетажни припокриване на разпределен товар от 400 кг / msup2 (без теглото на подовата конструкция). Това разпределен товар дава възможност за почти всички възможни комбинации от натоварвания върху подовете в домовете, но никой не спира да се разчита на дизайн БО lshie натоварване, например ако греди ще бъдат положени за много тежък припокриване, като стоманобетонни кухи основни плочи ще добавят още 300 330 kg / m2up2, ще спрем на стойност 400 kg / m2up2. Разбира се, бихме могли просто да се каже, че ние очакваме лъча до разпределен товар от 400 кг / MP при стъпката между гредите от 1 метър, но бих искал да има най-малко груба представа за това къде тази цифра.

Стъпка 5. Определяне на максималния огъващ момент, действащ върху напречното сечение на гредата.

Всичко зависи от това, което лъча на товара, който в лагерите на греди и много заливи, някои видове греди, обсъждани в етап 2 са статично неопределени и въпреки, че можем да изчислим най-много, но ние няма да се рови в теорията, по-лесно за използване на конфекция формули за най-характерните случаи.

Пример за изчисляване на стоманобетонен лъч върху шарнирни опори,

на която действа разпределеното натоварване.

Максималният момент на огъване на лъча, който лежи върху двете шарнирни опори, а в нашия случай гредите на тавана, разположени върху стените, върху които действа разпределеното натоварване, ще бъдат в средата на гредата:

Mmax = (q · lsup2) / 8- (5.1)

За участък от 4 m, Mmax = (400 · 4sup2) / 8 = 800 kg · m

Стъпка 6. Предпоставки за сетълмента:

Изчисляването на якостта на елементите на стоманобетонните конструкции се извършва за нормални участъци, наклонени към надлъжната ос в най-напрегнатите места (за това определихме стойността на момента). Стоманобетонът е съставен материал, чиито свойства на сила зависят от много фактори, които трудно могат да бъдат точно взети предвид при изчисляването. Освен това бетонът работи добре за компресиране поради много високите якостни характеристики на компресията, а усилването работи добре при опъване, а при компресиране е възможно да се надуе армировката. Ето защо, конструкцията на стоманобетонна конструкция намалява до дефинирането на компресирани и опънати зони. В опънатите зони е инсталирана армировка. В този случай височината на компресираната и опънатата зона не е известна предварително и следователно няма да е възможно да се приложат обичайните методи за избор на напречното сечение, както при дървена или метална греда. Въз основа на натрупания опит в изчисляването и експлоатацията на стоманобетонни конструкции са разработени няколко метода за изчисляване. Следното е едно от тях въз основа на следните предположения за изчисление:

- устойчивостта на бетона към разтягане се приема за нула;

- конкретната съпротива на компресията се приема за равномерно разпределена, равна на Rpr (Rb за новата SNIP);

- Максималното напрежение на опън в арматурата е равно на конструктивната якост Ra (Rs за новия SNIP);

- напреженията при натиск в напрежението и не-опъващата армировка се вземат не повече от проектната съпротива при натиск Ra (Rsc съгласно новия SNIP);

- се препоръчва да се използват елементи от такива напречни сечения, така че относителната височина на сгъстената зона на бетон a = x / h0, изчислена чрез изчисление, да не превишава граничната си стойност? при който граничното състояние на елемента се получава, когато напреженията в опънатата зона достигнат конструктивната съпротива Ra. Ограничението има формата

Стойността на aR се определя от формулата:

където

?o - характеристика на зоната на компресиран бетон, определена за тежкия бетон и бетон върху порести агрегати по формулата:

в която Rpr се взема в MPa-factor a = 0.85 за тежкия бетон и a = 0.8 за бетона върху порести агрегати.

Стойността на напрежението А в котвата се приема при 0.002 ЕА = 400 МРа, равна на класовете на арматурата:

А-I, А-II, А-III, В-1 и Вр-1: (Ra-AO);

А-IV, At-IV, А-V, At-V, At-VI, В-II, Bp-II и К-7: (Ra + 400 - aO).

където

Ra е проектното съпротивление на армировката спрямо напрежението, като се вземат предвид коефициентите на работните условия на арматурата ma, O е стойността на напрежението на предварително напрягане на армировката, като се вземат предвид загубите с коефициента на точност на опън mt < 1>,

Ако коефициентът на работните условия на бетон mb1 = 0,85 се взема предвид при изчисляване на огънатите елементи. след това 500 замества стойността 400 във формулата (6.2).

Освен това изчисление ще изработим за сноп с нормално (не е предварително напрегнат), усилване и укрепване на брой сечение ние ще само до долната част на гредата, в който напрежението при опън, това не означава, че горната част на армировка лъч (набор технологични причини ) няма, но значително ще опрости изчислението.

При изчисляване на елементи от правоъгълна секция с единична не предварително напрегната армировка (когато армировката на конструкцията е инсталирана само в участъка на разтягане), може да се използва допълнителната маса 1 и формулите:

където

Ао = х / хо (1 - х / 2хо) = а (1 -0.5а) (6.6)

? = (1-x / 2ho) = 1 - (6.7)

Коефициент на усилване? и процент на армировка? 100 (%) се определя по формулите:

?% = 100? (6.9)

Въз основа на опита от проектирането на оптималната цена на стоманобетонните продукти се препоръчва да се вземат:

?% = 1 - 2%, - = 0,3 ± 0,4 за гредите (6.10)

?% = 0.3 - 0.6%; = 0,1 - 0,15 - за припокриващи се плочи (6.11)

Таблица 1. Данни за изчисляване на огънати елементи правоъгълна засилване на единния арматура (според "Наръчник за проектиране на бетонни и стоманобетонни конструкции на тежък и лек бетон без армировка напрежение (за SNP 2.03.01-84)")

Стъпка 7. Изчисляване на профила на армировката.

сечение стоманобетонни греди и позицията на клапан, можем да се запитаме, въз основа на технологичните изисквания или други причини. Например, ние решихме, че гредата ще има височина Н = 20 cm и широчина В = 10 см. Разстоянието напречно сечение център на долната армировка лъч обикновено се приема в обхвата от 2-3 см. Освен това изчисление се произвеждат при А = 2 cm. Изчислено резистентност участък за вентил-III от клас А съгласно таблица 7.1 Ra = 3600 кгс / smsup2 (355 МРа). Сега е обичайно да се използват нови обозначения за класовите класове, но предпочитам старите. Изчислено за бетон якост на натиск клас B25 съгласно таблица 4 RPR (Rb) = 148 кгс / smsup2 (14.5 МРа, въпреки че за изчисленията може ispozovat и приблизителна стойност от 145 кгс / smsup2, тя ще даде малък резерв от около 2% от своята сила, но не изисква точна транслация на MPa в kgf / cmup2). Сега имаме всички данни, за да определим коефициента Ao. Трансформирайки формулата (6.4), получаваме:

Ao = M / bhsup2o Rpr = 800 / (0.1; 0.18sup2; 1480000) = 0.1668

Сега можем да намерим помощната маса 1? = 0.907 и? = 0.187. Получената стойност? по-малко от препоръчаното за греди (съгласно формула 6.10). За да се намали цената на лъча, можем да намалим както ширината, така и височината на гредата, така че получената стойност? е в рамките на препоръчителните граници или намалява класа на бетона. Първо, намаляваме височината на лъча от 20 до 15 см. След това:

Ao = M / bhsup2o Rpr = 800 / (0.1; 0.13sup2; 1480000) = 0.3244

според таблица 1? = 0.795 и? = 0.41

Тогава, съгласно формулата (6.5), необходимата площ на напречното сечение на армировката:

Фа = М / Ш Ho = 800 / (0.795 · 0.13 · 36000000) = 0.0002152 msup2 или 2.152 cmup2.

По този начин за подсилване на нашата греда са достатъчни 2 пръта с диаметър 12 мм. Разделителната площ на армировката ще бъде 2.26 cm2. Изборът на клапани се извършва удобно съгласно таблица 2 (виж по-долу).

Коефициентът на усилване на нашия лъч според формулите (6.8) и (6.9) ще бъде:

?% = 100; 0.41; 148/3600 = 1.65%

Този процент е в препоръчителния диапазон. Остава да се провери дали граничните условия са изпълнени по формулите (6.1-6.3):

?о = 0.85 - 0.008 - 14.5 = 0.734

?R = 0.734 / (1 + 365/400 (1 + 0.734 / 1.1)) = 0.2911

Граничното състояние не се спазва от нас, поради което е необходимо да се увеличи височината на лъча, за да се намали относителната височина на зоната на компресиран бетон. За h = 17,5 см:

Ao = M / bhsup2o Rpr = 800 / (0.1; 0.155sup2; 1450000) = 0.23

според таблица 1? = 0.867 и? = 0.266

Тогава, съгласно формулата (6.5), необходимата площ на напречното сечение на армировката:

Фа = М / ШОа = 800 / (0,867 · 0,155 · 36000000) = 0,0001653 msup2 или 1,653 cmsup2.

За да подсилите нашия лъч, ще трябва да използвате същите 2 пръта с диаметър 12 мм. Тъй като площта на напречното сечение на 2 пръта с диаметър 10 mm е 1,57 cm2.

Коефициентът на усилване на нашия лъч според формулите (6.8) и (6.9) ще бъде:

?% = 100; 0.266; 145/3600 = 1.071%

Този процент е в препоръчителния диапазон. Значение? = 0.266 по-малко от-R = 0.2911. По този начин ние наблюдаваме всички необходими и препоръчителни условия за проектиране на стоманобетонни елементи.

Таблица 2. Зони на напречното сечение и маса на арматурните прътове.

Стъпка 8. Изпитване за якост на опън.

Тъй като армировката в горния слой и напречната армировка на лъча (скоби или вертикални пръти), които не предоставихме, е необходимо да проверим якостта на лъча при тангенциални напрежения, като се процедираме при следните условия:

където

Qmax е максималната стойност на срязващата сила (определена от напречната диаграма на силата). С нашата схема на проектиране Qmax = ql / 2 = 400 · 4/2 = 800 kg;

Rbt - якост на опън на бетон за бетон клас B25 Rbt = 10,7 kgf / cmup2 (определена от същата таблица 4);

по този начин

800 кг < 2>

Условието за силата на тангенциалните напрежения е изпълнено, и в този случай не се изискват изчисления върху секциите, наклонени на надлъжната ос. Това обаче не означава, че напречната армировка изобщо не е необходима. Фактът, че сме се надявали на лъч на равномерно разпределен товар, в действителност, натоварването не винаги може да се разглежда като равномерно разпределен, например, когато се монтира дървени стъпки закъснение от 0.5-1 м т / т греди, зареди по-правилно гледани като малко концентрирани. И дори при инсталирането на тежък шкаф или например билярдна маса на монолитна плоча, някои товари ще бъдат ясно концентрирани. В такива случаи стойността на момента може да е малко по-голяма, но най-важното е, че възникват значителни локални стресове. Напречна армировка разпределя вътрешно напрежение и поради това използването на напречна армировка в гредите трябва да бъде такава, че всички възможни комбинации на натоварване и не дадат възможно.

Пример за изчисляване на стоманобетонния мост, ефектът на равномерно разпределено натоварване.

И още един пример за консолидиране на материала: необходимо е да се изчисли мост педя 3 м за вътрешна дебелината на стената от 40 см, което от двете страни клонят стандартни кухи плочи от стоманобетон 6 m дълго, неговото собствено тегло на плочи е 300-330 кг / msup2. Очакваното общо натоварване ще бъде около 700 кг / м2, а проектното натоварване на текущ метър ще бъде

700,6 = 4200 kg / m.p. Максималният момент на огъване за такъв лъч е 4200 · 3sup2 / 8 = 4725 kgm. Приемайте ширината на джъмпера 40 см, въз основа на технологични съображения. Височината на моста първоначално се приема, че е 20 см, класата на бетона и класа на армировката са същите като в предишния пример, след това:

Ao = M / bhsup2o Rpr = 4725 / (0.4 · 0.18sup2 · 1450000) = 0.251

На помощната маса 1 намираме? = 0.853 и? = 0.293 (тъй като не сменихме класа на бетона и армировката, тогава условието R (6.1) е изпълнено).

Тогава, съгласно формулата (6.5), необходимата площ на напречното сечение на армировката:

Фа = М / РНо Ra = 4725 / (0.853 · 0.18 · 36000000) = 0.000854 msup2 или 8.54 cmup2.

За да подсилите моста, можете да използвате 4 бара с диаметър 18 мм. Площта на напречното сечение на армировката ще бъде 10,17 cm sup2.

Коефициентът на усилване на нашия лъч според формулите (6.8) и (6.9) ще бъде:

?% = 100; 0.293; 145/3600 = 1.18%

Препоръчван SNiP 2.03.01-84 (1996), дебелината на защитния слой трябва да бъде не по-малка от дебелината на армировъчната лента и не по-малка от 15 mm при височина на гредата до 250 mm. Това условие не се наблюдава в нашата страна, тъй като при = 2 cm защитният слой е 11 mm. За да отговаря на условието, че е необходимо да се повиши арматура от технологични съображения, които предприемаме, а = 3 см. С цел да се изготви пълен преизчисляване е по-добре просто да се увеличи височината на гредата да е 1 см. По този начин, на височината на лъча е 21 см.

Разбира се, всеки дизайн не пречи да проверява за отклонение, никога не знаеш какво. И въпреки че стоманобетонните конструкции се подчиняват на едни и същи физически закони като структури от други материали, определението за отклонение на стоманобетонна конструкция има своите особености.