Файл: Курсовой проект по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 334
Скачиваний: 18
СОДЕРЖАНИЕ
Расчет ребристой монолитной плиты.
Характеристика прочности бетона и арматуры.
1.4.3 Определение сечения в крайних пролетах.
1.4.4 Определение сечения на опоре.
1.5. Расчет главной балки с учетом пластического шарнира.
1.5.1. Назначение расчетной схемы, расчетного пролета главной балки, нагрузок и усилий.
1.5.2.Расчет прочности главной балки по сечениям, нормальным к продольной оси.
1.5.2.1.Определение высоты сечения главной балки.
1.5.2.2.Определение сечения в крайних пролетах.
1.5.2.2.Определение сечения на опоре.
1.5.3.Расчет прочности главной балки по сечениям, наклонным к продольной оси.
2.Расчет центрально сжатой колонны.
2.1.Определение расчетной схемы, усилий и грузовой площади колонны.
2.2.Сбор нагрузок на колонну первого этажа
2.3. Расчет прочности средней колонны
3.1.Подбор размеров фундаментной плиты
4.Расчет несущего кирпичного простенка.
4.1.Характеристики материалов.
- рабочая высота сечения;
Принимаем As=4,52см2 2 12 А –III. Приложение 6 [2]
Рисунок 14–Схема арматуры среднего пролета и внутренних усилий.
1.4.5 Расчет прочности второстепенной балки по сечениям, наклонным к продольной оси.
Разрушение изгибаемого элемента по наклонному сечению происходит вследствие действия на него поперечных сил и изгибающих моментов. В соответствии с этим воздействием развиваются внутренние усилия в бетоне сжатой зоны над наклонной трещиной и осевые усилия в арматуре, пересекаемой наклонной трещиной.
Рисунок 14 – Расчетная схема усилий в наклонном сечении.
На средней опоре поперечная сила Q= 56,16кН.
Диаметр поперечных стержней устанавливают из условия свариваемости их с продольной арматурой диаметром d=18мм и принимают равным dsw=5мм (прил. 9 [2]) с площадью As=0,196см2.
Шаг поперечных стержней по конструктивным условиям s= =18 см. На всех приопорных участках длиной принят шаг s=10см и в средней части пролета шаг s = 26,25см.
1.5. Расчет главной балки с учетом пластического шарнира.
Проектируем главную балку как неразрезную балку. При этом возможен учет образования пластических шарниров, приводящих к перераспределению и выравниванию изгибающих моментов между отдельными сечениями.
Сущность расчета статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий заключается в следующем. При некотором значении напряжения в растянутой арматуре из мягкой стали достигают предела текучести. С развитием в арматуре пластических деформаций (текучести) в железобетонных конструкций возникает участок больших местных деформаций, называемый пластическим шарниром. В статически определимой конструкции, например в свободно лежащей балке (рисунок 15, а) с появлением пластического шарнира под влиянием взаимного поворота частей балки и развивающегося значительного прогиба высота сжатой зоны сокращается, в результате чего достигается напряжение в сжатой зоне , наступает разрушение.
Иначе ведет себя статически неопределимая конструкция (рисунок 15,б). В балке, защемленной на опорах, с появлением пластического шарнира повороту частей балки, развитию прогиба системы и увеличению напряжений в сжатой зоне препятствует лишние связи (защемления на опорах); возникает стадия II, при которой , но . Поэтому при дальнейшем увеличении нагрузок разрушение в пластическом шарнире не произойдет до тех пор, пока не появятся новые пластические шарниры и не включатся лишние связи. В статически неопределимой системе возникновение пластического шарнира равносильно выключению лишней связи и снижению на одну степень статической неопределимости системы. Для рассмотренной балки с двумя защемленными концами возникновение первого пластического шарнира превращает ее в систему, один раз статически неопределимую; потеря геометрической неизменяемости может наступить лишь с образованием трех пластических шарниров – на обеих опорах и в пролете.
P |
P |
M Ns |
Рисунок 15–Схема образования пластического шарнира в железобетонных балках.
В общем случае потеря геометрической неизменяемости системы с n лишними связями наступает с образованием n+1 пластических шарниров. В статически неопределимой конструкции после появления пластического шарнира при дальнейшем увеличении нагрузки происходит перераспределение изгибающих моментов между отдельными сечениями. При этом деформации в пластическом шарнире нарастают, но значение изгибающего момента остается прежним:
Плечо внутренней пары сил zb после образования пластического шарнира при дальнейшем росте нагрузки увеличивается незначительно и практически принимается постоянным (рисунок 15, в).
Рассмотрим на примере балки, защемленной на двух опорах, последовательность перераспределения изгибающих моментов. С появлением пластического шарнира на одной из опор при нагрузке F0 (рисунок 16, а) балка приобретает новую схему – с одной защемленной и второй шарнирной опорами (рисунок 16, б). При дальнейшем повышении нагрузка работает по этой новой схеме.
С момента появления пластического шарнира на другой опоре при увеличении нагрузки на балка превращается в свободно опертую (рисунок 16, в). Образование пластического шарнира в пролете при дополнительной нагрузке превращает балку в изменяемую систему, т.е. приводит к разрушению.
Предельные расчетные моменты в расчетных сечениях (в пластических шарнирах) равны: MA– на опоре А; MB– на опоре B; Mi – в пролете (рисунок 16, г).
В предельном равновесии – непосредственно перед разрушением – изгибающие моменты балки можно найти статическим или кинематическим способом.
Статический способ. Запишем значение пролетного момента:
Отсюда уравнение равновесия:
где – момент статически определимой лежащей балки.
Из уравнения следует, что сумма пролетного момента в сечении и долей опорных моментов, соответствующих этому сечению, равна моменту простой балки
Кроме того, из уравнения вытекает, сто несущая способность статически неопределимой конструкции не зависит от соотношения значений опорных и пролетного моментов и не зависит от последовательности образования пластических шарниров. Последовательность эта может быть назначена произвольно, необходимо лишь соблюдать уравнение равновесия. Однако изменение соотношения моментов в сечениях меняет значение нагрузки, вызывающей образование первого и последнего пластических шарниров, а также меняет ширину раскрытия трещин в первом пластическом шарнире.
Кинематический способ. Балка в предельном равновесии рассматривается как система жестких звеньев, соединенных друг с другом в местах излома пластическими шарнирами. Если прогиб балки под силой F равен f,то углы поворота звеньев:
Виртуальная работа внутренних усилий – изгибающих моментов в пластических шарнирах
А с учетом полученных выше значений и :
Уравнение виртуальных работ
или
Откуда расчетная предельная сила
Расчет и конструирование статически неопределимых железобетонных конструкций по выровненным моментам позволяет облегчить армирование сечений, что особенно важно для монтажных стыков на опорах из сборных конструкций; позволяет стандартизировать и осуществлять в необходимых случаях одинаковое армирование сварными сетками и каркасами там, где при расчете по упругой схеме возникают различные по значению изгибающие моменты. При временных нагрузках расчет по выровненным моментам по сравнению с расчетом по упругой схеме может давать 20–30 % экономии стали в арматуре.
|
|
|
Рисунок 16–Перераспределение изгибающих моментов в статически неопределимой балке.
Величина перераспределения момента не оговаривается, но должен производиться расчет по предельным состояниям второй группы. Практически ограничение раскрытия трещин в первых пластических шарнирах достигается ограничением выровненного момента с тем, чтобы он не слишком резко отличался от момента в упругой схеме и приблизительно составлял не мене 70 %.
Чтобы обеспечить условия, отвечающие предпосылке метода предельного равновесия, т.е. возможность образования пластических шарниров и развития достаточных местных деформаций при достижении конструкцией предельного равновесия, следует соблюдать конструктивные требования:
-
конструкция должна быть запроектирована так, чтобы причиной ее разрушения не могли быть срез сжатой зоны или раздавливания бетона от главных сжимающих напряжений; -
армирование сечений, в которых намечено образование пластических шарниров, следует ограничивать так, чтобы относительная высота сжатой зоны ξ ≤ 0,35. -
следует применять арматурные стали с площадкой текучести или сварные сетки из обыкновенной арматурной проволоки.
На действие динамических нагрузок (сейсмика, ударная взрывная волна и т.п.) железобетонные статически неопределимые конструкции также целесообразно рассчитывать с учетом образования пластических шарниров.
Перераспределение усилий в статически неопределимой железобетонной конструкции происходит и на более ранней стадии работы под нагрузкой – под влиянием изменения жесткости опорных и пролетных сечений вследствие образования и раскрытия трещин в растянутых зонах элементов. Хотя такого рода перераспределение усилий не оказывает заметного влияния на перераспределение усилий в предельном равновесии – перед образованием пластических шарниров, однако оно существенно влияет на работу конструкции в эксплуатационной стадии и поэтому учитывается в расчетах.