3 Расчёт и конструирование балки

В курсовом проекте необходимо выполнить расчёт балки на прочность по нормальным и наклонным сечениям, определить ширину раскрытия трещины.

Балка выполняется из обычного железобетона . В целях экономии стали часть продольных стержней обрывают в соответствии с изменением изгибающих моментов по длине балки, для строят эпюру материалов.

Исходные данные для расчёта балки:

Размеры поперечного сечения:

Прочностные характеристики бетона класса В20:

Прочностные характеристики арматуры:

Расчётное сопротивление арматуры поперечной:

Изгибающие моменты в пролёте:

3.1 Расчёт прочности балки по нормальному сечению

Расчёт прочности нормального сечения балки заключается в определении необходимого количества продольной арматуры.

Порядок расчёта следующий:

1) Предварительно принимается рабочая высота сечения

Где

2) Определяется высота сжатой зоны бетона

3.2 Определение площади поперечного сечения в арматуре

Принимаю высоту балки 50 см:

Принимаем размеры балки:

Принимаем 4 стержня , общей площадью

Принимаем диаметр поперечных стержней

Принимаем арматуру

– Количество поперечных стержней (2)

– Площадь поперечного сечения стержня

3.3 Расчёт прочности балки по наклонному сечению

Расчёт прочности наклонного сечения начинают на опоре, в месте действия максимальной поперечной силы

3.3.1 Проверяем условие

, условие выполняется

3.3.2

,

Необходимо произвести расчёт на поперечную силу:

Для балки шаг поперечной арматуры на участке с силой определяем в следующей последовательности

А) Определяем требующую несущую способность хомутов на ед. длины

В) Шаг поперечного сечения не должен превышать

Не зависимо от результатов расчёта шаг хомутов принимаем из условий

При высоте балки , шаг

принимаем шаг .

В пролётах участках балки при шаг должен быть

, принимаем

3.4 Конструирование арматуры балки

Построение эпюры материала арматуры производится в следующем порядке:

1. Определяют изгибающие моменты, воспринимаемые в расчётные сечения по фактически принятой арматуре.

2. Устанавливают графически на огибающей эпюре моментов по ординатам места теоретического обрыва стержней.

3. Определяют длину анпировки обрываемых стержней

Где - площадь поперечного сечения арматуры

– шаг между стержнями

– поперечные силы

3.4.1 Определение несущей способности балки по фактической арматуре

3.4.2 Определение несущей способности сечения балки

Где

Принимается

Принимается

Принимается

Принимается

4 Статический расчёт рамы

Нагрузки от массы воды и собственной массы конструкции передаются на опорную раму через консольные балки.

Ветреная нагрузка действует на боковую поверхность лотка и рассматривается как сумма активной и посевной составляющей скоростного напора ветра. Эта нагрузка через консольные балки предаётся на ригель в виде сосредоточенной силы.

Для определения усилий в раме воспользуемся принципом независимости действия сил. Разобьем расчетную схему рамы на четыре простых схемы (рис. 7).

Где –момент инерции сечения стойки

–момент инерции сечения ригеля

Вне зависимости от расчётов принимается 1

Схема 1 (силы )

Схема 2 (силы )

Схема 3 (силы )

Усилия, определенные для каждой из элементарных схем сводим в таблицу 3.5 и определяем суммарные усилия от длительно действующих нагрузок и суммарные усилии от всех нагрузок, строим суммарную эпюру моментов в раме (рис.7)

Таблица 4 – Комбинация нагрузок и расчетные усилия в сечениях ригеля и стоек.

Элемент рамы	Ригель				Стойка АВ				Стойка CD
Нагрузка	МВ	М1	М2	МС	МА	МВ	NA	QA	MD	MC	ND	QD
Длительная нагрузка
Схема 1	-	-	-	-	-	-	63,98	-	-	-	63,98	-
Схема 2	35,15	-166,59	-166,59	35,15	17,57	-35,15	108,95	-10,87	-17,57	35,15	108,95	10,87
Сумма	35,15	-166,59	-166,59	35,15	17,57	-35,15	172,93	-10,87	-17,57	35,15	108,95	10,87
Временя нагрузка
Схема 3	-3,75	11,5	-11,5	3,75	-2,15	3,75	1,61	-1,8	-2,15	3,75	-1,61	-1,8
Итого:	31,4	-155,09	-178,09	38,9	15,42	-31,4	174,54	-12,67	-19,72	38,9	107,34	9,07