- •Исходные данные для проектирования
- •Выбор основных расчётных характеристик
- •Предварительный расчёт сечения арматуры
- •Определение геометрических характеристик приведённого сечения
- •Определение потерь предварительного напряжения арматуры
- •Расчёт прочности балки по нормальному сечению
- •Расчёт по предельным состояниям второй группы
- •Расчёт рамы поперечника здания
- •Определение нагрузок, действующих на раму
- •Определение расчётных нагрузок
- •Определение временных нагрузок
- •Определение расчётных усилий в сечениях колонны
- •Расчет сплошной колонны
- •Расчет крановой консоли
Предварительный расчёт сечения арматуры
Из условия обеспечения прочности сечение напрягаемой арматуры должно быть:
где
- полезная высота сечения;
-
высота опасного сечения балки на
расстоянии
от середины пролёта.
Тогда,
В
сечении на расстоянии 1/3 пролёта от
опоры балки:
где
-
высота балки в расчётном сечении,
-
расстояние от торца балки до сечения в
1/3 пролёта.
Тогда
,
и
.
Ориентировочное сечение напрягаемой арматуры из условия обеспечения трещиностойкости:
,
где
.
Необходимое
число стержней напрягаемой арматуры
:
.
С
некоторым запасом принимаю
.
Таким образом, для дальнейших расчётов предварительно принимаю:
площадь напрягаемой арматуры
;площадь ненапрягаемой арматуры в сжатой зоне бетона (полке) конструктивно
;то же, в растянутой зоне
.
Определение геометрических характеристик приведённого сечения
Отношение
модулей упругости:
.
Приведённая
площадь арматуры:
;
.
Площадь приведённого сечения посередине балки:
Статический момент сечения относительно нижней грани:
Расстояние от центра тяжести приведённого сечения до нижней грани:
;
то
же, до верхней грани:
.
Момент инерции приведённого сечения относительно центра тяжести сечения:
Момент сопротивления приведённого сечения для нижней растянутой грани балки при упругой работе материалов:
;
то
же, для верхней грани балки:
.
Расстояние от центра тяжести приведённого сечения до верхней ядровой точки:
;
то
же, до нижней ядровой точки:
,
где
.
Момент сопротивление сечения для нижней грани балки с учётом неупругих деформаций бетона определяю по приближённой формуле:
;
то
же для верхней грани:
.
Определение потерь предварительного напряжения арматуры
Первые потери:
от релаксации напряжений арматуры:
от температурного перепада (
):
;
от деформации анкеров у натяжных устройств при длине арматуры
:
,
где
.
Усилие
обжатия бетона с учётом
,
,
при коэффициенте точности
:
.
Эксцентриситет
действия силы
:
.
Расчётный изгибающий момент в середине балки от собственного веса, возникающий при изготовлении балки в вертикальном положении:
;
то же, нормативный изгибающий момент:
.
Напряжение
обжатия бетона на уровне центра тяжести
напрягаемой арматуры от действия усилия
и момента
:
Отношение
.
;
принимаю
.
Тогда потери напряжений от быстротекущей
ползучести бетона, подвергнутого
тепловой обработке, будут равны:
.
Итого
первые потери:
.
Вторые потери:
от усадки бетона класса В40, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении:
;от ползучести бетона:
.
Итого
вторые потери:
.
Полные потери предварительного напряжения арматуры:
.
Усилие обжатия с учётом полных потерь:
.
Расчёт прочности балки по нормальному сечению
Определяем
положение нейтральной оси из условия
(при
):
;
;
.
Значит, нейтральная ось проходит в ребре балки.
Высоту сжатой зоны бетона нахожу по формуле:
Отношение
.
Проверяю
соблюдение условия:
,
где
;
;
;
.
Тогда,
.
Значит,
условие
выполняется.
Изгибающий момент, воспринимаемый сечением в середине балки, определяю как:
Расчёт прочности сечений, наклонных к продольной оси, по поперечной силе.
Максимальная
поперечная сила у грани опоры
.
Размеры
балки у опоры:
;
;
- на расстоянии 1 м от торца;
- на опоре.
Вычисляю проекцию расчётного наклонного сечения на продольную ось:
коэффициент
,
учитывающий влияние свесов сжатой
полки:
;
принимаю
.
Влияние
продольного усилия обжатия:
.
Коэффициент
поэтому принимаю
Параметр
.
Вычисляю
В
расчётном наклонном сечении:
,
тогда
.
Значит,
поэтому
требуется поперечное армирование по
расчёту.
Арматуру
для поперечных стержней принимаю
диаметром 10 мм класса А400,
.
По конструктивным требованиям шаг
поперечных стержней s
должен быть не более 1/3h
и не более 50
см:
;
принимаю
предварительно на приопорных участках
длиной около 3 м
.
Усилие, воспринимаемое поперечными стержнями у опоры на 1 см длины балки:
,
что больше чем требуемое
.
Длина проекции опасной наклонной трещины на продольную ось балки:
Поперечное
усилие:
.
Поперечная сила при совместной работе бетона и поперечной арматуры:
,
поэтому прочность наклонного сечения
обеспечена.
Рис.
2. К расчёту балки на действие поперечных
усилий
Для
средней половины пролёта при
и конструктивном требовании
имею:
;
поэтому
принимаю
;
;
.
В
сечении на расстоянии 1/8 пролёта от
торца балки при
и
:
;
поэтому
принимаю
;
;
.
