77525

ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ПО НОРМАЛЬНЫМ СЕЧЕНИЯМ

Лекция

Архитектура, проектирование и строительство

По конструктивной схеме железобетонные перекрытия разделяют на две основные группы: балочные перекрытия безбалочные перекрытия. Балочные перекрытия содержат балки идущие в одном или двух направлениях и опирающиеся на них плиты или панели рис. Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами а внешний вид перекрытия с главными балками...

Русский

2015-02-02

1.73 MB

3 чел.

ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ПО НОРМАЛЬНЫМ СЕЧЕНИЯМ

1. Конструктивные особенности изгибаемых элементов

Изгибаемые элементы – элементы, подверженные действию одного изгибающего момента или изгибающего момента с поперечной силой.

Изгибаемые железобетонные элементы могут применяться самостоятельно, но чаще всего входят в состав плоских перекрытий и подразделяются на  плиты и балки. Также к изгибаемым элементам относятся подвесные панели наружных стен (ненесущие), фундаментные и подкрановые балки, консоли.

Плиты – это плоские сплошные конструкции с толщиной малой по сравнению с другими конструкциями.

Рис. 9.1. Схема пустотной плиты

Балки – это линейные конструкции, у которых длина значительно превышает геометрические размеры сечений

Рис. 9.2. Схема ригеля

Плиты и балки могут быть как самостоятельно работающими конструкциями, так и элементами более сложных конструкций.

По конструктивной схеме железобетонные перекрытия разделяют на две основные группы:

  1. балочные перекрытия
  2. безбалочные перекрытия.

Балочные перекрытия содержат балки, идущие в одном или двух направлениях и опирающиеся на них плиты или панели (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами

а – внешний вид перекрытия с главными балками; б – план здания

1 – второстепенные балки; 2 – главные балки; 3 – колонные; 4 – плита перекрытия

Безбалочные перекрытия плиты или панели, которые опираются непосредственно на колонны или их капители (рис. 9.4).

Обе группы перекрытий в зависимости от способа возведения бывают:  

- монолитными – возведение в опалубке непосредственно на стройплощадке;

- сборными – изготовление на предприятиях стройиндустрии;

- сборно-монолитными – последовательное возведение. Сначала укладывают легкие сборные перекрытия, воспринимающие собственный вес и вес при монтаже. Эти элементы имеют арматурные выпуски; деформирование происходит по статически определенной схеме. Сборные перекрытия в последствии используются в качестве несъемной опалубки. Далее укладывают дополнительную арматуру для восприятия эксплуатационных нагрузок и омоноличивают  систему, превращая ее в статически неопределимую.

Рис. 9.4. Безбалочное перекрытие

а – внешний вид; б – вид сверху

1 – плита перекрытия; 2 – капители колонн; 3 – колонны; 4 – свес плиты;

5 – бортовая балка

Входящие в состав конструкции перекрытия плиты в зависимости от отношения сторон опорного контура могут быть:

- балочными (), т.е. плиты деформируются по короткому направлению (при этом величиной момента в длинном направлении пренебрегают ввиду его малости);

- опертыми по контуру (), т.е. плиты деформируются в двух направлениях, с перекрестной рабочей арматурой.

Сборные перекрытия могут быть ребристые, пустотные и сплошные (рис.9.5).

Сборные плиты перекрытия опираются на ригели прямоугольной формы сечения поверху или на полки ригеля тавровой формы.

С точки зрения статического расчета все сборные плиты рассматриваются как свободно опертые однопролетные балки, нагруженные погонной равномерно распределенной нагрузкой (рис.9.6). За расчетный пролет плит принимается расстояние между серединами площадок ее опирания.

Рис. 9.5. Схема сборного перекрытия

1 – плиты;

2 – балки

Рис. 9.6. Расчетная схема сборной плиты перекрытия

РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ

1. Расчет прочности нормальных сечений

Рассмотрим для примера однопролетную железобетонную балку, свободно лежащую на двух опорах, симметрично загруженную двумя сосредоточенными силами. Участок балки между грузами находится в условиях чистого изгиба; в его пределах действует только изгибающий момент М, поперечная сила равна нулю.

Рис. 8.1. Схема изгибаемого железобетонного элемента

На определенной ступени загружения в бетоне растянутой зоны этого участка под воздействием растягивающих напряжений образуются нормальные трещины, т.е. трещины, направленные перпендикулярно продольной оси балки. На участках между опорой и грузом действует одновременно изгибающий момент М и поперечная сила Q. Здесь образуются наклонные трещины.

В сечениях, нормальных к продольной оси элементов – изгибаемых, внецентренно сжатых, внецентренно растянутых – при двузначной эпюре напряжений в стадии III характерно одно и то же НДС. В расчетах прочности элементов усилия, воспринимаемые сечением, нормальным к продольной оси элемента, определяют по расчетным сопротивлениям материалов с учетом коэффициентов условий работы.

Рис. 8.2. К расчету прочности сечений любой симметричной формы

В общем случае условие прочности при любом из перечисленных внешних воздействий формулируется в виде требования о том, что момент внешних сил не превосходил момента внутренних усилий.

                           (8.1)

                                                 (8.2)

где М – в изгибаемых элементах  момент внешних сил от расчетных нагрузок;

      статический момент площади сечения бетона сжатой зоны относительно той же оси;

      статические моменты площадей напрягаемой и ненапрягаемой сжатой арматуры;

      расстояние между центром тяжести бетона сжатой зоны и центром тяжести растянутой (напрягаемой и ненапрягаемой) арматуры.

       расстояние между центром тяжести арматуры

ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ПО НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ

1. Основные расчетные положения

Образование наклонных трещин в изгибаемых элементах (особенно у опор балок) обусловлено совместным действием изгибающих моментов и поперечных сил, т.е. при изгибе железобетонного элемента возникают, кроме нормальных напряжений, скалывающие напряжения, действующие по горизонтальному и вертикальному направлениям.

Место их образования, наклон, раскрытие и развитие по высоте зависят от вида нагрузок, формы сечения, вида армирования и т.д.

Рис. 11.1. Схема действий напряжений в изгибаемой железобетонной балке

––––––– – нормальные трещины;

––––––– – наклонные трещины

В наклонных сечениях имеют место те же 3 стадии НДС, как и  в нормальных сечениях.

После образования наклонной трещины изгибаемый элемент разделяется на две части, связанные между собой в сжатой зоне бетоном над наклонной трещиной, продольной арматурой, хомутами и отгибами, пересекающими наклонную трещину – в растянутой зоне

При увеличении нагрузки наклонная трещина раскрывается, и разрушение происходит по одному из трех возможных случаев.

Случай 1 – раздробление бетона стенки по наклонной полосе между наклонными трещинами от главных сжимающих напряжений.

Рис. 11.2. Схема разрушения изгибаемого элемента по наклонному сечению по сжатой полосе между наклонными трещинами

1 – наклонная трещина;

2 – раздробление сжатой полосы стенки

Такое разрушение возможно при малой ширине b сечения элемента (тавровое, двутавровое, коробчатое) в зоне действия поперечных сил, когда величина главных сжимающих напряжений может превзойти прочность бетона на сжатие . Это обусловлено возникновением  в стенке двуосного напряженного состояния, при котором по взаимно перпендикулярным площадкам действуют сжимающие и растягивающие напряжения. Последние существенно снижают прочность на сжатие.

Случай 2 – сдвиг по наклонному сечению от доминирующего действия поперечной силы.

Образование наклонной трещины начинается в середине боковых граней, где касательные напряжения от поперечной силы достигают своего максимального значения , где – главные растягивающие напряжения на уровне нулевой линии элементов без напрягаемой арматуры.

Вследствие неупругих свойств бетона касательные напряжения распределяются равномерно по сечению, поэтому наклонная трещина раскрывается примерно одинаково по всей длине. При разрушении происходит взаимное смещение частей элемента по вертикали.

Если касательные напряжения не достигают  своего максимального значения (т.е. ), то наклонной трещины не образуется.

Рис. 11.3. Схема разрушения изгибаемого элемента по наклонному сечению от доминирующего действия поперечной силы

1 – нулевая линия;

2 – наклонная трещина;

3 – хомуты

Случай 3 – излом по наклонному сечению от доминирующего действия изгибающего момента М.

Под воздействием постепенно возрастающего изгибающего момента главные растягивающие напряжения преодолевают сопротивление бетона на осевое растяжение и образуется наклонная трещина с максимальным раскрытием в растянутой зоне. Бетон растянутой зоны из деформирования выключается и все растягивающие усилия передаются на продольную и поперечную арматуру. Происходит взаимный поворот частей элемента вокруг мгновенного центра вращения, расположенного в центре тяжести D сжатой зоны сечения.

Рис. 11.4. Схема разрушения изгибаемого элемента по наклонному сечению от доминирующего действия изгибающего момента

1 – нулевая линия;

2 – наклонная трещина;

3 – хомуты

Если главные растягивающие напряжения не достигают  значения осевого сжатия, т.е. , то наклонной трещины не образуется и поперечная сила полностью воспринимается одним бетонным сечением.

Прочность элементов по наклонным сечениям на совместное действие изгибающего момента М и поперечной силы Q рассчитывают в зависимости от случая разрушения элементов.

Рис. 11.5. К расчету по наклонным сечениям

Исходя из описанной схемы излома элемента, разрушающий момент и разрушающая поперечная сила в наклонном сечении равны:

    – сумма проекций внутренних усилий на нормаль к оси элемента.

   – сумма моментов внутренних усилий относительно точки приложения равнодействующей сжатой зоны на нормаль к оси элемента.

где площади сечений соответственно поперечной арматуры (хомутов), наклонной арматуры (отгибов), продольной (рабочей) арматуры;  

      расстояния до точки D соответственно от хомутов, отгибов и продольной арматуры.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22134. Выдавливание. Расчет силы деформирования и построение графика технологических нагрузок 617.5 KB
  Основы теории штамповки выдавливанием на прессах М. Прямое выдавливание технологическая операция в процессе которой происходит истечение металла 2 заключенного в замкнутой полости контейнер 3 в направлении движения рабочего инструмента 1 через отверстие поперечное сечение которого определяет поперечное сечение выдавливаемой части деформируемой заготовки. Обратное выдавливание технологическая операция в процессе которой происходит истечение металла из замкнутой полости в направлении обратном встречном движению рабочего...
22135. Вытяжка без утонения 314 KB
  Схема операции вытяжка из осесимметричной полой заготовки. При этом величина зазора между матрицей и пуансоном составляет не менее толщины исходной листовой заготовки Рис. Пример заготовки и детали.
22136. Вытяжка с утонением стенки 165 KB
  Механическая схема деформации и распределение деформации по очагу пластической деформации. Степень деформации при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки: или см. Частицы расположенные у нижней границы очага пластической деформации получают максимальную деформацию: . Частицы расположенные у верхней границы очага пластической деформации получают минимальную деформацию.
22137. Волочение 197 KB
  а б Рис. Рис. Допущения: напряжённое состояние плоское; продольные скорости металла одинаковы в пределах поперечного сечения ОПД очаг пластической деформации; и считаем главными напряжениями Сечениями z и zdz выделим элемент ОПД Рис. Рис.
22138. Метод верхней оценки 162.5 KB
  Сущность метода верхней оценки заключается в разбиении заготовки на жесткие блоки наделённые возможностью относительного скольжения и составлении баланса мощностей внешних и внутренних сил. При этом мощность пластической деформации рассчитывается как сумма мощностей сил трения по всем поверхностям скольжения жестких блоков относительно друг друга и инструмента. Скорости скольжения рассчитываются путём построения годографа скоростей. Строят годограф скоростей и определяют все скорости относительного скольжения всех блоков.
22139. Вырубка и пробивка 183 KB
  В верхнем небольшом по толщине слое металла примыкающем к пуансону. В нижнем небольшом по толщине слое металла прилегающем к матрице. 4 В срединном слое металла наибольшом по толщине двухосная схема напряжений и схема деформации сдвига. Местное поверхностное смятие развивается по толщине пока вся толщина металла не будет охвачена пластической деформацией; на третьей стадии происходит пластическая деформация в узкой по толщине кольцевой зоне пластический сдвиг.
22140. Прошивка 333 KB
  Схема открытой прошивки: а сквозная прошивка высокой заготовки; б сквозная прошивка высокой заготовки после поворота заготовки на 180;1 нижняя плита; 2 противень; 3 4 первая и вторая проставки; 5 боек; 6 заготовка; в сквозная прошивка низкой заготовки; 7 подставка; 8 подкладное кольцо; 9 низкая подставка; 10 выдра; 11 исходная заготовка. При открытой прошивке боковая поверхность заготовки является свободной см. При открытой прошивке исходная форма заготовки искажается hD неравномерно. Искажение при открытой...
22141. Обжим, раздача, отбортовка 298.5 KB
  P S 3 2 S 1 Рис 1. Рис. P v S 3 2 S 1 Рис. Рис.
22142. Энергосиловые параметры операций ОМД 177.5 KB
  Расчёт мгновенного значения силы деформирования. Удельная сила деформирования. Силой деформирования называют результирующую силу элементарных сил действующих со стороны штампа на металлическую заготовку.