1281
.pdfдеформаций. При этом, однако, значения изгибающих моментов не должны отличаться более чем на 30% от моментов, полученных в результате расчёта по упругой стадии. Учёт перераспределения не допускается при расчёте конструкций, для
которых нежелательно появление или раскрытие трещин, а |
|||||||||||||||
также в конструкциях, армированных арматурой без явно |
|||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
выраженной площадки текучести. Не следует также учитывать |
|||||||||||||||
перераспределение усилий при расчёте конструкций, для |
|||||||||||||||
которых основная нагрузка имеет динамический характер. При |
|||||||||||||||
изменен |
соотношения |
значений |
пролётного |
и |
опорного |
||||||||||
алки |
|
|
(1.14) |
|
|
|
|
||||||||
моментов необход мо, чтобы в отдельных сечениях статически |
|||||||||||||||
неопредел мой |
сумма пролётного момента и доли |
||||||||||||||
опорных моментов |
ыла равна моменту в однопролётной балке, |
||||||||||||||
т.е. |
|
бающ |
|
|
сечении, |
|
|
|
|
|
|||||
где |
– |
зг |
|
й моментпр |
вАданном |
|
, вычисляемый |
||||||||
как для однопролётной статически определимой балки; |
|
– |
|||||||||||||
|
|
|
|
А |
|
|
учётом |
||||||||
изгибающий |
про- |
лётный |
момент в |
|
этом сечении |
с |
пр |
|
|||||||
пластических |
деформаций; |
и |
|
– опорные |
моменты в |
||||||||||
перераспределённой эпюре: a, b – расстояния до сечения соответственно от левой и правой опор; l – длина пролёта.
Для неразрезных плит и второстепенных балок изгибающие
моменты с учётом пластических деформаций можно определять приближенно, принимая для всех средних пролётов и опор
максимальный изгибающий момент равным ql2/16, а в крайних
Д20
пролётах и над первой промежуточной опорой – ql2/11. Это И
относится к равнопролётным или с пролётами, отличающимися не более чем на 20%, балкам и плитам с равномерно распределённой нагрузкой.
Несущая способность конструкций определяется в зависимости от напряжённого состояния конструкций по соответствующим формулам, приведённым в сводах правил к
СНиП 52-01–2003 [9], например, в СП 52-101–2003 [14].
Для центрально растянутых элементов при надёжной анкеровке арматуры должно соблюдаться условие
N ≤ RS АS tot, |
(1.15) |
21
где RS – расчётное сопротивление арматуры растяжению для предельного состояния первой группы; АS tot – площадь сечения всей продольной арматуры.
Для внецентренно растянутых элементов прямоугольного |
|
сечения должны соблюдаться условия прочности в |
|
зависимости от положения продольной силы N (рис. 1.2): |
|
С |
|
а) при продольной силе N, приложенной между |
|
равнодействующими усилий в арматуре S и S (рис. 1.2, а), |
|
Ne RS AS h0 a ; |
(1.16) |
и |
|
Ne RS AS h0 a ; |
(1.17) |
А |
|
Рис. 1.2. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, |
|
нормальномбк продольной оси внецентренно растянутого элемента |
|
при расчёте по прочности |
|
б |
0,5 |
|
Дб при , |
||||
|
|
|
|
|
И |
||
|
|
|
|
. |
21 |
(1.18) |
|
где |
|
|
б |
|
(1.19) |
|
|
Если x > ξRh0, то расчёт производится по формуле |
|
||||||
б |
1 0,5 |
|
|
|
. |
(1.20) |
|
б) при продольной силе N, приложенной за пределами
расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S (рис. 1.2, б),
Предельная относительная высота сжатой зоны бетона ξR определяется по СП 52-101–2003 [14] в зависимости от характеристик бетона и арматуры.
22
Для центрально сжатых элементов должно выполняться условие
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
N m Rб A RSC AS tot , |
(1.21) |
||||||
|
где |
– расчётное сопротивление бетона осевому сжатию для |
||||||||||||||
|
предельного состояния первой группы; А – площадь сечения |
|||||||||||||||
|
бетона; |
|
– расчётное сопротивление арматуры сжатию для |
|||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
предельных состояний первой группы; m – коэффициент |
|||||||||||||||
|
условий работы (m = 0,9 – при высоте сечения элемента 20 см и |
|||||||||||||||
|
менее; |
m = 1 – при высоте сечения более 20 см); φ – |
||||||||||||||
|
коэфф ц ент, |
|
уч тывающий |
длительность |
действия |
|||||||||||
|
прин |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
нагрузки, |
г бкость и характер армирования элемента и в |
||||||||||||||
|
общем случае |
определяемый по |
СП 52-101–2003 [14]. При |
|||||||||||||
|
поверочных |
расчётах можно принимать φ = φσ. Так как в |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
||||||||
|
существующ х конструкциях, как правило, Nдл /N = 1, φσ можно |
|||||||||||||||
|
|
|
мать по та л. 1.8 в зависимости от соотношения l0 /h. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|||||
|
|
|
|
1.8. |
Зав с мость φσ от соотношения l0 /h |
|
||||||||||
|
L/ |
|
≤6 |
|
8 |
|
|
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φσ |
|
0,9 |
|
0,9 |
|
|
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,7 |
0,69 |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
9 |
|
6 |
2 |
6 |
Д |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||
Расчётная длина элемента l0 выбирается в зависимости от действительных условий закрепления его концов. Например, при проверке сжатых элементов ферм следует22 предполагать шарнирное крепление обоих концов и l0 в плоскости фермы принимать равным расстоянию между узлами. В случаях, если
концы сжатого элемента можно считать закреплёнными, то l0 = |
|
0,5l. Более конкретно условия закрепления могут быть |
|
определены в результате обследования. |
И |
Следует отметить, что центрально сжатые элементы встречаются достаточно редко. К ним условно можно отнести промежуточные колонны, верхние пояса ферм, загруженных по узлам, восходящие раскосы и стойки решётки ферм.
Внецентренно сжатые элементы проверяются по двум условиям, исходя из двух возможных случаев их разрушения.
23
Первый случай внецентренного сжатия характерен для элементов с большим эксцентриситетом, второй – для элементов с относительно малым эксцентриситетом.
При этом для прямоугольных элементов в обоих случаях должно удовлетворяться условие (см. рис. 1.3)
|
б |
0,5 |
|
.(1.22) |
|
С |
|
|
|
|
|
|
железобетонного |
|
|
||
лийР с. 1.3. Схема ус эпюра напряжений в сечении, |
|
||||
|
нормальном к продольной оси внецентренно сжатого |
|
|||
|
|
элемента при расчёте его по прочности |
|
||
|
|
А |
|
||
Значения x в формуле (1.22) для первого случая, когда х/h0 ≤ |
|||||
ξR, определяются из выражения |
|
|
|
||
для второго случая, когда х/h0 >б |
; |
|
(1.23) |
||
ξR, – из выражения |
|
||||
|
|
|
; |
|
(1.24) |
|
|
|
б |
|
|
где |
|
|
/ |
23 |
|
(1.25) |
|
|
Д2 ∙ 1 б |
||
– |
предельная относительная высота |
И |
|||
сжатой зоны бетона. |
|||||
Значения ξR можно принимать по табл. 1.9 в зависимости от классов арматуры и бетона. При расчётах должна учитываться гибкость элементов. В случаях гибкости элементов l0 /i ≥ 14 (для прямоугольных сечений элементов при l0 /i > 4 влияние гибкости на несущую способность учитывается путём умножения значения начального эксцентриситета e0 = M /N на коэффициент продольного изгиба η, который определяется по СП 52-100–2003 [14].
24
При проверочных расчётах прямоугольных внецентренно сжатых элементов существующих конструкций, согласно [15], допускается определение коэффициента η по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
(1.24) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б б |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Изгибаемые элементы проверяются с учётом формы |
||||||||||||||||
|
|
сечен й, нали ч я трещин, вида бетона. |
|
|||||||||||||||
|
|
При обследован |
трудно установить сечение арматуры в |
|||||||||||||||
|
при |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
сжатой зоне конструкции, так как в нагруженных конструкциях |
||||||||||||||||
Снельзя ослаблять сжатую зону бетона вскрытием арматуры. |
||||||||||||||||||
|
|
Поэтому |
определении |
несущей |
|
способности |
изгибаемых |
|||||||||||
|
|
элементом сжатую арматуру, как правило, не учитывают (рис. |
||||||||||||||||
1.4). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1.9. |
|
Значения ξ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Класс |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Класс |
|
А |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
етона |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
арматуры |
б |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
В1 |
|
В15– |
|
|
|
|
|
B25 и |
|
|
||||
|
|
|
|
0 |
|
В22.5 |
|
|
|
|
выше |
|
|
|||||
|
|
А-I |
|
0,7 |
|
0,55 |
|
|
|
|
|
0,60 |
|
|
||||
|
|
A-II, |
|
0,6 |
|
0,60 |
|
Д |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,50 |
|
|
|||||||
|
|
A-III |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . Здесь и далее классы арматуры указаны в |
||||||||||||||||
|
|
соответствии со СНиП 2.03.01–84*. |
|
|
|
|
И |
|||||||||||
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.4. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, при поверочном расчёте по прочности
25
Прочность прямоугольных элементов по нормальным
сечениям будет достаточной, если выполняется условие |
|
|||||||||
|
|
б |
1 |
0,5 |
, при |
|
; |
; |
(1.27) |
|
|
|
|
(1.28) |
|||||||
где |
|
0,5 |
, при |
|
|
|||||
С |
|
|
|
/ |
б . |
|
|
|
|
|
(1.29) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для тавровых сечений (рис. 1.5) с полкой в сжатой зоне |
||||||||||
условияб 0,5 |
|
|
|
0,5 |
, при |
(1.31). |
||||
должны выполняться |
, при |
|
|
б/ б |
; |
|
||||
б |
|
0,5 |
|
б |
(1.30) |
|||||
б |
|
|
|
|
||||||
|
|
А |
|
|
||||||
|
|
|
|
Д |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||
Рис. 1.5. Положение границы сжатой зоны |
|
|
||||||||
в сечении изгибаемого железобетонного элемента: |
|
|
||||||||
|
|
а – в полке; б – в ребре |
|
|
|
|||||
Высота сжатой зоны в этом случае находится по формуле |
||||||||||
|
|
|
|
б |
б |
б б |
|
. |
|
(1.32) |
Значение |
, |
вводимое |
в |
расчёт, |
принимается согласно |
|||||
указаниям СП 52-101–2003 [14]. |
|
|
|
|
|
|
||||
Изгибаемые элементы из тяжёлого бетона без наличия наклонных трещин должны отвечать условию
26
|
, |
2 |
2 |
|
|
, при |
|
, |
(1.33) |
|
|
|
|
|
|
||||||
где |
– |
угол |
наклона |
отогнутых |
стержней; |
|||||
– площадь |
/сечения; |
|
отогнутых стержней |
в |
плоскости |
|||||
наклонного, |
сечения; |
|
– |
площадь |
сечения |
поперечных |
||||
стержней на участке С0 (см. рис. 1.6); S – шаг хомутов; |
– |
|||||||||
С |
|
поперечной арматуры |
растяжению; |
|||||||
расчётное сопротивление |
||||||||||
– расчётное сопротивление бетона осевому растяжению. |
||||||||||
При нал ч |
в проверяемом элементе чётко выраженной |
|||||||||
наклонной трещ ны |
|
прочности по наклонному сечению |
||||||||
условие, |
|
|
|
2 |
|
/ , |
(1.33) |
|||
проверяется с учётом фактической горизонтальной проекции |
||||||||||
косой трещ ны С: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
||||||
|
|
А |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Д |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||
Рис. 1.6. Расчётная схема усилий в наклонном сечении |
|
|||||||||
железобетонного элемента при расчёте на поперечную силу |
|
|||||||||
При этом всегда должно выполняться условие |
|
|
|
|||||||
|
|
Q 0,35Rб bh0 , |
(1.35) |
|
|
|
||||
Элементы, работающие на кручение с изгибом в случаях |
||||||||||
прямоугольного сечения, проверяются по условию |
|
|
|
|||||||
|
|
T 0,1R |
b2h , |
(1.36) |
|
|
|
|||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
где b и h соответственно меньший и больший размеры граней элемента; Т – крутящий момент.
27
Расчёт по прочности элементов, работающих на кручение с изгибом, производится только при наличии материалов обследования, содержащих сведения о сечениях всех арматурных стержней, их расположении и о соответствии
поперечного |
армирования |
требованиям |
СНиП |
и |
||
соответствующих СП 52-101–2003 [14]. |
|
|
|
|||
С |
|
|
|
|
|
|
В случаях аварийного состояния или при необходимости |
||||||
срочного решения |
вопроса об |
увеличении |
нагрузки |
|||
предвар тельный |
расчёт |
можно |
выполнять |
методом |
||
«разрушающ х» нагрузок. Предел текучести арматуры при этом прин мают как указано ранее, а класс бетона – по его средней
йностиКоэфф ц ент запаса прочности при расчёте принимается в завис мости от в да конструкции и вида предполагаемого разгружен я.
фактической |
прочности, |
определяемой |
для |
каждого |
|
рассч тываемого |
элемента |
неразрушающими |
методами. |
||
Отсутств е авар |
признаётся, если несущая способность |
||||
конструкц |
|
выше соответствующих расчётных усилий. |
|||
прямоугольного прогона, для которого в результате обследования установлены следующие параметры: сечение имеет размеры b = 20 см, h = 50 см, h0 = 46,5 см; бетон класса
Пример 1.2. Поверочный расчёт железобетонной конструкции. |
|||
будет |
железобетонного |
||
Выполнить |
поверочный |
расчёт |
|
|
А2 |
||
В20 (Rσ = 11,5 МПа); арматура AS = 10,17 см (4 18 AII);
расчётное сопротивление арматуры RS = 280 МПа; максимальный изгибающий момент, действующий на прогон
|
|
|
|
|
И |
|
Миз = 135 кН м. Сжатая арматура не вскрыта при обследовании |
||||||
из-за сильного загружения прогонаД. |
|
|||||
Определяем по формуле (1.29) высоту сжатой зоны бетона, |
||||||
исходя из условия, что прогон армирован только растянутой |
||||||
арматурой: |
|
|
|
|
|
|
|
х = 280 10,17/11,5 20 = 12,38 см. |
|
||||
Проверяем условие |
|
. По таблице 1.9 имеем |
= |
|||
0,60. Так как |
|
= |
12,38/46,5 = 0,27 < 0,60, для расчёта |
|||
|
/ |
|
|
|||
несущей |
способности используем формулу (1.27). Имеем М = |
|||||
|
/ |
|
|
|
|
|
280 10,17(46,5 – 0,5 12.38) = 114 787 Н м = 114,79 кН м.
Так как М = 114,79 кН м < Миз = 135 кН м, прогон требует усиления.
28
Практическая работа № 3. (4 часа) Обследование деревянных конструкций
1. Цель:
Освоить методику проведения обследований деревянных конструкций
2. Задание: |
|
|
|
|
• |
Провести визуальное обследование деревянных конструкций, |
|||
С |
|
|
||
выявить дефекты |
|
|
|
|
• |
Установить техническое состояние. |
|
||
• |
Выполн ть поверочный расчет |
|
||
3. Исходные данные: |
|
|
||
|
троп льная с стема многоэтажного здания |
|||
4. Теорет ческ е положения |
|
|
||
|
обследован деревянных конструкций объектов особое |
|||
внимание |
на следующие участки, являющиеся зонами наиболее |
|||
вероятного б олог ческого поражения или промерзания конструкций: |
||||
|
Приузлы оп ран я деревянных конструкций на фундаменты, каменные |
|||
стены, стальные |
железо етонные колонны; |
|
||
|
- участки покрыт я чердачного перекрытия в местах расположения |
|||
слуховых окон, ендов, парапетов, вентиляционных шахт. |
||||
|
Конструкцииобращаютдеревянных перегородок определяют внешним |
|||
осмотром, а также простукиванием, высверливанием, пробивкой |
||||
отверстий и вскрытием в отдельных местах. |
|
|||
|
|
|
Д |
|
|
Расположение стальных деталей крепления и каркаса перегородок |
|||
определяют по проектуАи уточняют металлоискателем. |
||||
|
При обследовании несущих деревянных перегородок обязательно |
|||
проводят вскрытие верхней обвязки в местах опирания балок перекрытия |
||||
на каждом этаже. |
|
|
И |
|
|
Кроме того, проводят оценку: |
|
||
|
|
|
||
- состояния участков перегородок в местах расположения трубопроводов, санитарно-технических приборов;
- сцепления штукатурки с поверхностью перегородок; - просадки из-за опирания на конструкцию пола.
Результаты оценки отражают в приложении к техническому заключению.
При обследовании деревянных перекрытий:
- разбирают конструкцию пола на площади, обеспечивающей измерение не менее двух балок и заполнений между ними длиной 0,5 - 1,0 м;
29
-расчищают засыпку, смазку и пазы наката деревянных перекрытий для тщательного осмотра примыкания наката к несущим конструкциям перекрытия;
-определяют качество древесины балок по ГОСТ 16483.3, ГОСТ
16483.7, ГО Т 16483.10 и материалов заполнения;
|
- устанавливают границы повреждения древесины; |
|||
С |
|
|||
|
- определяют сечение и шаг несущих конструкций. |
|||
|
Практ ческая работа № 4. (4 часа) Обследование каменных и |
|||
|
|
|
|
армокаменных конструкций |
1. |
использован |
|||
Цель: |
|
|
|
|
|
Изучен е возможностей программных комплексов в управления НДС |
|||
2. |
Задан е: |
б |
||
• |
оздать |
реш ть задачу системы интеллектуального управления |
||
НДС с |
|
|
ем ЭВМ. |
|
3. |
Исходные данные: |
|||
|
См практ ческую ра оту №3 |
|||
4. |
|
|
|
А |
Теоретические положения |
||||
|
При обследовании кладки устанавливают конструкцию и материал |
|||
стен, а также наличие и характер деформаций (трещин, отклонений от вертикали, расслоений и др.).
Для определения конструкции и характеристик материалов стен проводят выборочное контрольное зондирование кладки. Зондирование выполняют с учетом материалов предшествующих обследований и проведенных надстроек и пристроек. При зондировании отбирают пробы
|
И |
материалов из различных слоев конструкции для определения влажности |
|
и объемной массы. |
Д |
Стены в местах исследования очищают от облицовки и штукатурки на площади, достаточной для установления типа кладки, размера и качества кирпича и др.
Прочность кирпича и раствора в простенках и сплошных участках стен в наиболее нагруженных сухих местах допускается оценивать с помощью методов неразрушающего контроля. Места с пластинчатой деструкцией кирпича для испытания непригодны.
При комплексном обследовании технического состояния здания или сооружения, в случае, если прочность стен является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки, прочность
30