• "onclick \u003d" window.open (this.href, "win2 return false\u003e Εκτύπωση
• ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ

Αυτό το άρθρο είναι μέρος του μαθήματος σχεδιασμού Διαρθρωτική Ανάλυση από το μηδέν, η οποία διδάσκει στον μαθητή τη σωστή επιλογή μοντέλων σχεδίασης, συλλογή φορτίων, μοντελοποίηση και ανάλυση δομών κτιρίων. Η χρήση του CAD στο μάθημα ελαχιστοποιείται σκόπιμα έτσι ώστε ο μαθητής να κατανοεί τον αλγόριθμο των σχεδιαστικών δράσεων και μαθαίνει να σχεδιάζει δομικά στοιχεία "χειροκίνητα". Το μάθημα ξεκινά σύντομα, γίνετε ο πρώτος που θα γνωρίζει τα νέα - εγγραφείτε στην ομάδα της κοινότητάς μας!

Πρόγραμμα μαθημάτων

1. Ενίσχυση δοκού από οπλισμένο σκυρόδεμα. Υπολογισμός δομών οπλισμένου σκυροδέματος για τη δράση μιας ροπής κάμψης
2. Υπολογισμός δομών οπλισμένου σκυροδέματος για κεκλιμένα τμήματα
3. Πληρωμή μεταλλικές κατασκευές... Δοκιμή αντοχής σε συμπίεση χάλυβα στήλης
4. Βασικές αρχές της ανακατασκευής κτιρίων και κατασκευών. Ενίσχυση μεταλλικού στοιχείου πλαισίου

Πώς λειτουργεί μια ορθογώνια δοκό από οπλισμένο σκυρόδεμα; Πώς μπορώ να κάνω ένα τεστ αντοχής; Γιατί μοιάζουν οι τύποι στο SNiP;

Εξετάστε μια απλή (διαχωρισμένη, αρθρωτή στήριξη) δοκό , στο οποίο εφαρμόζεται ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο :

Σχήμα 1. Διάγραμμα ροπών κάμψης σε μια απλή δέσμη από ένα ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο

Αυτός είναι ένας πολύ κοινός τύπος κατασκευής. Για παράδειγμα, όπως σχέδιο σχεδιασμού μπορεί να έχει διαμήκεις και εγκάρσιες δοκούς προκατασκευασμένων κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα, ανοίγματα γεφυρών, θραύσματα μονολιθικά δάπεδα και τα λοιπά.

Κάτω από τη δράση του φορτίου \\ (q \\), οι ροπές κάμψης προκύπτουν σε όλα τα μη ασφαλή τμήματα της δέσμης. Αυτές οι στιγμές κατανέμονται κατά μήκος μιας παραβολής: από το μηδέν στα στηρίγματα στο μέγιστο στη μέση. Η μέγιστη ροπή κάμψης στο κέντρο της δέσμης έχει τιμή πίνακα:

\\ [(M _ (\\ max)) \u003d \\ frac ((q (l ^ 2))) (8). \\ Quad (1) \\]

Για να εξασφαλιστεί η αντοχή μιας τέτοιας δομής, η αριθμομηχανή πρέπει να ελέγξει την πρώτη ομάδα οριακών καταστάσεων για τη ροπή κάμψης, ενισχύοντας παράλληλα την τεντωμένη ζώνη της δέσμης με παράλληλη ενίσχυση. Ακολουθώντας τις οδηγίες των προτύπων σχεδιασμού (για παράδειγμα, SP 63.13330.2012 - μια ενημερωμένη έκδοση του SNiP "Κατασκευές από σκυρόδεμα και οπλισμένο σκυρόδεμα"), η αντοχή διατομής μιας ορθογώνιας δοκού από οπλισμένο σκυρόδεμα εξασφαλίζεται στην περίπτωση που η ροπή κάμψης από το φορτίο σχεδιασμού δεν υπερβαίνει φέρουσα ικανότητα δοκοί:

\\ [(M _ (\\ max)) \\ le (M_ (ult)) \u003d (R_b) bx \\ αριστερά (((h_0) - \\ frac (x) (2)) \\ δεξιά); \\ quad x \u003d \\ frac ( ((R_s) (A_s))) (((R_b) b)), \\ quad (2) \\]

• \\ ((R_b) \\) - σχεδιασμός συμπιεστικής αντοχής σκυροδέματος.
• \\ ((R_s) \\) - σχεδιαστική αντοχή εφελκυσμού οπλισμού.
• \\ ((A_s) \\) - περιοχή διατομής του οπλισμού εργασίας.

Οι διαστάσεις διατομής της δέσμης \\ (b \\), \\ (h \\), το ύψος εργασίας της δέσμης \\ ((h_0) \\) και το ύψος της συμπιεσμένης ζώνης σκυροδέματος \\ (x \\) φαίνονται στο ακόλουθο σχήμα:

Σχήμα 2. Τι συμβαίνει στη δέσμη στην οριακή κατάσταση

Σημειώστε ότι σε αυτό το παράδειγμα, δεν υπάρχει ενίσχυση στη ζώνη συμπίεσης σκυροδέματος. Εάν υποτεθεί εκεί σύμφωνα με το έργο (Σχήμα 3), τότε ο έλεγχος αντοχής θα έχει την ακόλουθη μορφή:

\\ [(M _ (\\ max)) \\ le (M_ (ult)) \u003d (R_b) bx \\ αριστερά (((h_0) - \\ frac (x) (2)) \\ δεξιά) + (R_ (sc)) ( A "_s) \\ αριστερά (((h_0) - a") \\ δεξιά); \\ quad x \u003d \\ frac (((R_s) (A_s) - (R_ (sc)) ((A ") _ s))) { ((R_b) b)), \\ τετράγωνο (3) \\]

• \\ ((R_ (sc)) \\) - σχεδιασμός αντοχής σε θλίψη.
• \\ (((A ") _ s) \\) - η περιοχή διατομής των ράβδων στη συμπιεσμένη ζώνη.

Σχήμα 3. Δοκός οπλισμένου σκυροδέματος με ενίσχυση σε ζώνες υπό τάση και συμπίεση σε περιοριστική κατάσταση

Γενικά, το έργο μιας δοκού οπλισμένου σκυροδέματος υπό φορτίο στην οριακή κατάσταση είναι κατάσταση ισορροπίας. Οι δυνάμεις στο οπλισμό και το σκυρόδεμα είναι ισορροπημένες και αυτή η κατάσταση χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του ύψους της συμπιεσμένης ζώνης σκυροδέματος:

\\ [\\ sum ((F_x) \u003d 0 :) \\ quad (R_s) (A_s) - (R_ (sc)) ((A ") _ s) - (R_b) bx \u003d 0. \\ quad (4) \\]

\\ [\\ sum (M \u003d 0 :) \\ quad (M _ (\\ max)) - (R_b) bx \\ αριστερά (((h_0) - \\ frac (x) (2)) \\ δεξιά) - (R_ (sc) ) ((A ") _ s) \\ αριστερά (((h_0) - a") \\ δεξιά) \u003d 0. \\ quad (5) \\]

Επιλύοντας την εξίσωση (4) σε σχέση με το \\ (x \\) και αντικαθιστώντας το σύμβολο "\u003d" με το σύμβολο "≤" στην εξίσωση (5), φτάνουμε σε έναν τυπικό έλεγχο αντοχής, γραμμένο στα πρότυπα σχεδιασμού για κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα.

Είναι δυνατόν να συνοψίσουμε τις στιγμές σε σχέση με ένα άλλο σημείο;

Είναι δυνατόν, αλλά θα ήταν πιο σκόπιμο να "απαλλαγούμε" από κάποια συνιστώσα και να απλοποιήσουμε τους υπολογισμούς. Κατά κανόνα, επιλέγεται η ενίσχυση της τεντωμένης ζώνης: δεδομένου ότι το σημείο σε σχέση με το οποίο συλλέγονται οι ροπές συμπίπτει με το κέντρο βάρους του οπλισμού, ο ώμος του προκύπτοντος αυτού οπλισμού είναι ίσος με μηδέν.

Είναι δυνατόν να αλλάξετε τα σημάδια δυνάμεων, στιγμών;

Ναί. Οι κατευθύνσεις των δυνάμεων και των στιγμών δεν παίζουν θεμελιώδη ρόλο. Είναι σημαντικό μόνο να τηρείτε τον επιλεγμένο κανόνα σημείων εντός ενός υπολογισμού.

Έλεγχος μονάδας

Σχεδόν όλοι οι αρχάριοι υπολογιστές «σκοντάφτουν» σε αυτό το μέρος. Ακολουθούν ορισμένοι βασικοί κανόνες που πρέπει να ακολουθήσετε:

• μήκος δέσμης (έκταση), ένταση φορτίου, δυνάμεις και ροπές κάμψης - στις ίδιες μονάδες, για παράδειγμα: kN, cm, kN / cm, kNcm
• όλα τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της ενότητας - στις ίδιες μονάδες, για παράδειγμα: cm, cm 2
• οι αντιστάσεις σχεδιασμού πρέπει να είναι συνεπείς με τις μονάδες μέτρησης δυνάμεων και γεωμετρικών χαρακτηριστικών. Εάν έχουν επιλεγεί [kN] και [cm], τότε οι αντιστάσεις σχεδιασμού θα πρέπει να μετατραπούν από [MPa] σε [kN / cm 2], για παράδειγμα: 450 MPa \u003d 45,0 kN / cm 2

Ένα από τα λίγα μέρη όπου μπορεί να παραμείνει η αντίσταση σχεδιασμού σε MPa είναι ο τύπος για τον προσδιορισμό του ύψους της συμπιεσμένης ζώνης του σκυροδέματος. Σε άλλες περιπτώσεις, αυτά τα χαρακτηριστικά πρέπει να μειωθούν στις σωστές μονάδες μέτρησης.

Πώς να βρείτε το κέντρο βάρους ενός οπλισμού;

Ο προσδιορισμός του κέντρου βάρους συζητείται στο παρακάτω βίντεο.

Εργασίες οπλισμένου σκυροδέματος

Εάν μια ακμή δέσμης έχει συμμετρικές προεξοχές και στις δύο πλευρές του τμήματος (όπως μια πλάκα), η δέσμη γίνεται δέσμη Τ. Η λειτουργία μιας τέτοιας δομής στην περιοριστική κατάσταση μπορεί να αναπτυχθεί σε δύο σενάρια:

• ο ουδέτερος άξονας περνά στο ράφι και συμπιέζεται μόνο το πάνω μέρος του (Εικόνα 4)
• ο ουδέτερος άξονας περνά στο νεύρο της δέσμης και ολόκληρη η φλάντζα και το άνω μέρος του νεύρου υπόκεινται σε συμπίεση (Σχήμα 5)

Για να καταλάβετε ποιο σενάριο θα χρησιμοποιήσετε, πρέπει να ελέγξετε:

\\ [(R_s) (A_s) \\ le (R_b) \\ cdot ((b ") _ f) \\ cdot ((h") _ f) + (R_ (sc)) ((A ") _ s). \\ Quad (5 ) \\]

Εάν πληρούται η συνθήκη, τότε το όριο της συμπιεσμένης ζώνης είναι στη φλάντζα, διαφορετικά βρίσκεται στην άκρη της δέσμης.

Το όριο της συμπιεσμένης ζώνης βρίσκεται στο ράφι

Εάν συμπιέζεται μόνο μέρος της φλάντζας Τ, η δοκιμή αντοχής ροπής κάμψης γίνεται:

\\ [(M _ (\\ max)) \\ le (M_ (ult)) \u003d (R_b) \\ cdot ((b ") _ f) \\ cdot x \\ αριστερά (((h_0) - \\ frac (x) (2)) \\ δεξιά) + (R_ (sc)) ((A ") _ s) \\ αριστερά (((h_0) - a") \\ δεξιά). \\ quad (6) \\]

Σχήμα 4. Το έργο της δοκού T από δομές οπλισμένου σκυροδέματος, εάν το όριο της συμπιεσμένης ζώνης περνά στη φλάντζα

Όπως μπορείτε να δείτε, αυτή είναι η παλιά δοκιμή αντοχής, χρησιμοποιείται μόνο το πλάτος της φλάντζας Τ αντί για το πλάτος του ορθογώνιου τμήματος.

Το περίγραμμα της συμπιεσμένης ζώνης βρίσκεται στο πλευρό

Αυτό το σενάριο περιλαμβάνεται εάν δεν πληρούται η συνθήκη (5). Σε αυτήν την περίπτωση, το τεστ αντοχής κάμψης έχει τη μορφή:

\\ [(M _ (\\ max)) \\ le (M_ (ult)) \u003d (R_b) bx \\ αριστερά (((h_0) - \\ frac (x) (2)) \\ δεξιά) + (R_b) \\ αριστερά (( ((b ") _ f) - b) \\ δεξιά) ((h") _ f) \\ αριστερά (((h_0) - \\ frac ((((h ") _ f))) (2)) \\ δεξιά) + ( R_ (sc)) ((A ") _ s) \\ αριστερά (((h_0) - a") \\ δεξιά). \\ Quad (7) \\]

Σχήμα 5. Το έργο της δοκού T της δομής οπλισμένου σκυροδέματος, εάν το όριο της συμπιεσμένης ζώνης περνά στο πλευρό

Μετά από αυτό το σενάριο, το ύψος της ζώνης συμπιεσμένου σκυροδέματος πρέπει να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

\

Σημειώστε τα δύο ξεχωριστά ορθογώνια που φαίνονται στο Σχήμα 5 (δεξιά). Απεικονίζουν την πραγματική υποδιαίρεση της ενότητας για τον προσδιορισμό της φέρουσας ικανότητας. Το πρώτο στοιχείο είναι η άκρη της δοκού, που επεκτείνεται συμβατικά στην κορυφή της φλάντζας, δηλαδή στην πραγματικότητα ένα κανονικό ορθογώνιο τμήμα. Το δεύτερο στοιχείο είναι οι προεξοχές της συμπιεσμένης φλάντζας, που συνδυάζονται συμβατικά μεταξύ τους (καθώς βρίσκονται συμμετρικά και λειτουργούν μαζί). Σε αυτήν τη γεωμετρία αντιστοιχεί ο τύπος (7), που εισάγεται στα πρότυπα σχεδιασμού για δομές οπλισμένου σκυροδέματος.

Την επόμενη φορά θα μάθουμε πώς να υπολογίζουμε κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος για τη δράση των δυνάμεων διάτμησης. Καλή τύχη!

Πηγές πληροφοριών

1. Κώδικας κανόνων SP 63.13330.2012. Κατασκευές από σκυρόδεμα και οπλισμένο σκυρόδεμα. Βασικές διατάξεις. Ενημερωμένη έκδοση του SNiP 52-01-2003 / NIIZhB im. A. A. Gvozdev. - Μ.: 2011 - 156 σελ.
2. Σχεδιασμός και υπολογισμός δομών από οπλισμένο σκυρόδεμα και πέτρα: Εγχειρίδιο. για κατασκευές. ειδικός. πανεπιστήμια / N. N. Popov, A. V. Zabegaev. - Μ.: Υψηλότερη. shk., 1989 - 400 σελ.
3. Ευρωκώδικας 3: Σχεδιασμός μεταλλικών κατασκευών. Μέρος 1-1: Γενικοί κανόνες και κανόνες για κτίρια / EN 1993-1-1: 2005 (Εθνικό πρότυπο Ουκρανίας DSTU-N B EN 1993-1-1: 2010 Ευρωκώδικας 3: Σχεδιασμός μεταλλικών κατασκευών. Μέρος 1-1. Κανόνες κεφαλής κανόνες για sporud / - Κίεβο: Υπουργείο Παιδείας της Ουκρανίας, 2011. - 150 σελ.)
4. Κώδικας κανόνων SP 16.13330.2011. Μεταλλικές κατασκευές. Ενημερωμένη έκδοση του SNiP II-23-81 * / TsNIISK im. V.A. Kucherenko. - Μ.: Υπουργείο Περιφερειακής Ανάπτυξης, 2011. - 173 σελ.
5. EN 1990 Eurocode - Βάση δομικού σχεδιασμού (Eurocode: Βάση δομικού σχεδιασμού. Nastanova / Εθνικό πρότυπο Ουκρανίας DSTU-N B V.1.2-13: 2008 (EN 1990: 2002, IDN) / - К.: Кінреіонбуд Ουκρανία, 2009. - 204 δ.)
6. SNiP 2.05.03-84 *. Γέφυρες και αγωγοί / - Μ.: TsITP Gosstroy ΕΣΣΔ, 1985 - 200 σελ.
7. Το σύνολο των κανόνων της κοινοπραξίας 20.13330.2011. Φορτία και επιπτώσεις. Ενημερωμένη έκδοση του SNiP 2.01.07-85 * / TsNIISK im. V.A. Kucherenko. - Μ.: Υπουργείο Περιφερειακής Ανάπτυξης, 2011 - 96 σελ.

Για κατά προσέγγιση υπολογισμό της δέσμης, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε ένα πρόγραμμα αριθμομηχανής. Μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο αριθμομηχανής Excel εάν . Δυστυχώς, δεν μπόρεσα να βρω το όνομα του συγγραφέα του προγράμματος.

Ο υπολογισμός ξεκινά με τον προσδιορισμό του επιθυμητού ωφέλιμου φορτίου. Για τον υπολογισμό του προκατασκευασμένου μονολιθικού δαπέδου, το ωφέλιμο φορτίο είναι:

1. Από το τυπικό λειτουργικό φορτίο του δαπέδου με συντελεστή ασφαλείας (από SNiP). Για παράδειγμα, για οικιστικές εγκαταστάσεις, το τυπικό φορτίο λειτουργίας είναι 150kg / m2, ο συντελεστής ασφαλείας είναι 1,3, έχουμε ένα λειτουργικό φορτίο 150x1,3 \u003d 195kg / m2.
2. Από το φορτίο από το βάρος των μπλοκ που γεμίζουν τον χώρο μεταξύ δοκών. Για παράδειγμα, τσιμεντόλιθους με πυκνότητα 500 kg / m3 (D \u003d 500) και πάχος 0,2 m. δημιουργήστε ένα φορτίο 500x0,2 \u003d 100kg / m2.
3. Από το φορτίο από το βάρος της ενισχυμένης επίστρωσης. Για παράδειγμα, ένα σκυρόδεμα πάχους 0,05 m. με πυκνότητα σκυροδέματος 2100 kg / m3, θα δημιουργήσει φορτίο 2100x0,05 \u003d 105 kg / m2 (το βάρος του ενισχυτικού πλέγματος περιλαμβάνεται στον δείκτη πυκνότητας σκυροδέματος).

Συνολικά, το επιθυμητό ωφέλιμο φορτίο στη δέσμη είναι 195 + 100 + 105 \u003d 400kg / m2 Στη συνέχεια, υποδεικνύουμε το μήκος του καλύμματος που θα καλυφθεί. Για παράδειγμα, το μήκος της έκτασης είναι 4,6 m.

Το βήμα των δοκών είναι η απόσταση μεταξύ των κέντρων των δοκών, που καθορίζεται από τις διαστάσεις του μπλοκ και το υιοθετημένο πλάτος της δέσμης. Για παράδειγμα, το μήκος του μπλοκ είναι 0,61 m, το πλάτος της δέσμης είναι 0,12 m, το διάστημα της δέσμης είναι 0,61 + 0,12 \u003d 0,73 m.

Το διάστημα που πρέπει να καλυφθεί, το κόστος του σκυροδέματος και της ενίσχυσης υποδεικνύονται προκειμένου ο υπολογιστής να υπολογίσει την ποσότητα και το κόστος των υλικών για το δάπεδο. Αυτοί οι δείκτες δεν επηρεάζουν τον υπολογισμό των παραμέτρων ενίσχυσης.

Στην ενότητα Παράμετροι δέσμης, οι δύο πρώτες γραμμές υποδεικνύουν τις προτεινόμενες διαστάσεις δέσμης. Λαμβάνοντας υπόψη τις προτεινόμενες διαστάσεις, επιλέγουμε τις διαστάσεις της δέσμης με βάση το σχεδιασμό. Δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται μπλοκ πάχους 200 mm. και το πάχος της επίστρωσης είναι 50 mm, τότε παίρνουμε το ύψος της δοκού 0,25 m. Εάν η επίστρωση δεν χύνεται με σκυρόδεμα ταυτόχρονα με τις δοκούς, τότε το ύψος της δοκού πρέπει να λαμβάνεται χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η επίστρωση.

Επιλέγουμε τον αριθμό των ράβδων ενίσχυσης για λόγους σχεδίασης. Το κάλυμμα από σκυρόδεμα για το οπλισμό πρέπει να είναι τουλάχιστον 20 mm και η απόσταση μεταξύ των ράβδων πρέπει να υπερβαίνει το μέγεθος του θραυσμένου κλάσματος πέτρας στο σκυρόδεμα.

Στο τελικό στάδιο, αναλύουμε τα αποτελέσματα υπολογισμού και προσπαθούμε να βελτιστοποιήσουμε το κόστος της αλληλεπικαλυπτόμενης συσκευής.

Επιλέγοντας τον αριθμό των οπλισμών, προσπαθούμε να μειώσουμε το βάρος του οπλισμού ανά δοκό. Αυξάνοντας το πλάτος της δέσμης, προσπαθούμε να αποφύγουμε τη χρήση εγκάρσιου οπλισμού, ενώ ο όγκος του σκυροδέματος θα αυξηθεί κατά μία δέσμη.

Για παράδειγμα, επιλέξτε τελικά δύο ράβδους ενίσχυσης σε μία σειρά. Διάμετρος ράβδου 12 mm. Δεν απαιτείται εγκάρσια ενίσχυση. Η άνω ενίσχυση είναι επίσης περιττή καθώς η δοκός είναι στη θέση της με σκυρόδεμα.

Αυτό το πρόγραμμα αριθμομηχανής υπολογίζει την ομοιόμορφα κατανεμημένη επικάλυψη. Δεν ισχύει εάν το δάπεδο, εκτός από το κατανεμημένο, επηρεάζεται επίσης από ένα σημαντικό συμπυκνωμένο φορτίο από το βάρος των λίθινων χωρισμάτων, σόμπες, τζάκια κ.λπ.

Επόμενο άρθρο:

Παρά το γεγονός ότι τα εργοστάσια προκατασκευασμένου σκυροδέματος παράγουν μεγάλη ποσότητα τελικών προϊόντων, μερικές φορές πρέπει να φτιάξετε μόνοι σας μια δοκό από οπλισμένο σκυρόδεμα ή ένα υπέρθυρο από οπλισμένο σκυρόδεμα. Και όταν χτίζετε ένα σπίτι χρησιμοποιώντας σταθερό ξυλότυπο, απλά δεν μπορείτε να το κάνετε χωρίς αυτό. Σχεδόν όλοι έχουν δει τους εργάτες οικοδομών να βάζουν κάποιο κομμάτι σιδήρου στον ξυλότυπο, και σχεδόν όλοι γνωρίζουν ότι αυτό είναι ένα ενισχυτικό που εξασφαλίζει τη δύναμη της δομής, είναι απλά καλό μόνο οι μηχανικοί επεξεργασίας γνωρίζουν πώς. Οι κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα, αν και έχουν χρησιμοποιηθεί για περισσότερα από εκατό χρόνια, εξακολουθούν να παραμένουν ένα μυστήριο για τους περισσότερους ανθρώπους, πιο συγκεκριμένα, όχι για τις ίδιες τις κατασκευές, αλλά για τον υπολογισμό των κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα. Ας προσπαθήσουμε να σηκώσουμε το πέπλο του μυστηρίου πάνω σε αυτό το θέμα με ένα παράδειγμα υπολογισμού μιας δοκού από οπλισμένο σκυρόδεμα.

Ο υπολογισμός οποιασδήποτε δομής κτιρίου γενικά και μιας δοκού από οπλισμένο σκυρόδεμα αποτελείται συγκεκριμένα από διάφορα στάδια. Κατ 'αρχάς, προσδιορίζονται οι γεωμετρικές διαστάσεις της δέσμης.

Στάδιο 1. Προσδιορισμός του μήκους της δέσμης.

Είναι πιο εύκολο να υπολογίσετε το πραγματικό μήκος της δέσμης. Το κυριότερο είναι ότι γνωρίζουμε εκ των προτέρων το εύρος που πρέπει να καλύπτει η δέσμη και αυτό είναι ήδη μεγάλη υπόθεση. Το άνοιγμα είναι η απόσταση μεταξύ των φέροντων τοίχων για μια δοκό δαπέδου ή το πλάτος ενός ανοίγματος τοίχου για ένα υπέρθυρο. Το εύρος είναι το υπολογισμένο μήκος της δέσμης, το πραγματικό μήκος της δέσμης φυσικά θα είναι μεγαλύτερο. Δεδομένου ότι η δέσμη δεν μπορεί να κρεμαστεί στον αέρα (αν και οι πραγματικοί επιστήμονες έχουν επιτύχει ωστόσο κάποια επιτυχία στην αντιβαρύτητα), αυτό σημαίνει ότι το μήκος της δέσμης πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το εύρος του πλάτους του ρουλεμάν στους τοίχους. Και παρόλο που όλοι οι περαιτέρω υπολογισμοί γίνονται σύμφωνα με τον υπολογισμένο και όχι σύμφωνα με το πραγματικό μήκος της δέσμης, είναι ακόμη απαραίτητο να προσδιοριστεί το πραγματικό μήκος της δέσμης. Το πλάτος των στηριγμάτων εξαρτάται από την αντοχή του δομικού υλικού κάτω από τη δοκό και από το μήκος της δέσμης, όσο ισχυρότερο είναι το υλικό της δομής κάτω από τη δοκό και όσο μικρότερη είναι η έκταση, τόσο μικρότερο είναι το πλάτος στήριξης. Θεωρητικά, είναι δυνατό να υπολογίσουμε το πλάτος του στηρίγματος, γνωρίζοντας το υλικό της δομής κάτω από το στήριγμα με τον ίδιο τρόπο όπως και η ίδια η δοκός, αλλά συνήθως κανείς δεν το κάνει αν είναι δυνατό να στηρίξει τη δέσμη σε τοίχους από τούβλα, πέτρα και σκυρόδεμα (οπλισμένο σκυρόδεμα) κατά 150-300 mm με ανοίγματα 2- 10 μέτρα. Για τοιχώματα με κοίλα τούβλα και αγκράφα, ίσως χρειαστεί να υπολογίσετε το πλάτος του στηρίγματος.

Για παράδειγμα, θα λάβουμε την τιμή του υπολογιζόμενου μήκους της δέσμης \u003d 4 m.

Στάδιο 2. Προκαταρκτικός προσδιορισμός του πλάτους και του ύψους της δέσμης και της κλάσης (βαθμός) σκυροδέματος.

Δεν γνωρίζουμε σίγουρα αυτές τις παραμέτρους, αλλά θα πρέπει να οριστούν για να έχουν κάτι να μετρήσει.

Εάν είναι ένα υπέρθυρο, τότε είναι λογικό από την άποψη του σχεδιασμού να κατασκευάζεται ένα υπέρθυρο περίπου ίσο με το πλάτος του τοίχου. Για δοκούς δαπέδου, το πλάτος μπορεί να είναι οτιδήποτε, αλλά συνήθως λαμβάνεται τουλάχιστον 10 cm και πολλαπλάσιο των 5 cm (για απλότητα των υπολογισμών). Το ύψος της δέσμης λαμβάνεται για σχεδιαστικούς ή αισθητικούς λόγους. Για παράδειγμα, για τοιχοποιία είναι λογικό να φτιάχνετε ένα ύψος τούβλου 1 ή 2 τούβλου, για ένα μπλοκ cinder - 1 ύψος μπλοκ cinder και ούτω καθεξής. Εάν οι δοκοί δαπέδου θα είναι ορατές μετά το τέλος της κατασκευής, τότε είναι επίσης λογικό το ύψος της δέσμης να είναι ανάλογο με το πλάτος και το μήκος της δοκού, καθώς και την απόσταση μεταξύ των δοκών. Εάν οι δοκοί δαπέδου θα σκυροδετηθούν ταυτόχρονα με την πλάκα δαπέδου, τότε το συνολικό ύψος της δέσμης στους υπολογισμούς θα είναι: το φαινόμενο ύψος της δέσμης + το ύψος της μονολιθικής πλάκας δαπέδου.

Για παράδειγμα, ας πάρουμε τις τιμές πλάτους \u003d 10 cm, ύψος \u003d 20 cm, κατηγορία σκυροδέματος B25.

Στάδιο 3. Προσδιορισμός στηριγμάτων.

Από την άποψη της αντίστασης, είτε θα είναι ένα υπέρθυρο πάνω από ένα άνοιγμα πόρτας ή παραθύρου ή μια δοκό δαπέδου, δεν έχει σημασία. Όμως, πώς ακριβώς θα ακουμπάει η δοκός στους τοίχους έχει μεγάλη σημασία. Από την άποψη της κατασκευαστικής φυσικής, οποιαδήποτε πραγματική υποστήριξη μπορεί να θεωρηθεί είτε ως αρθρωτό στήριγμα γύρω από το οποίο η δέσμη μπορεί να περιστρέφεται υπό όρους ελεύθερα είτε ως άκαμπτο στήριγμα. Με άλλα λόγια, το άκαμπτο στήριγμα ονομάζεται πρέζα στα άκρα της δοκού. Γιατί δίνεται τόση προσοχή στα στηρίγματα δέσμης θα γίνει σαφές λίγο αργότερα.

1. Ακτίνα για δύο περιστροφικά ρουλεμάν.

Εάν τοποθετηθεί δοκός οπλισμένου σκυροδέματος στη θέση σχεδιασμού μετά την κατασκευή, το πλάτος του ρουλεμάν δοκού στους τοίχους είναι μικρότερο από 200 mm, ενώ ο λόγος του μήκους της δέσμης προς το πλάτος του ρουλεμάν είναι μεγαλύτερος από 15/1 και η δομή της δοκού δεν παρέχει ενσωματωμένα μέρη για άκαμπτη σύνδεση με άλλα δομικά στοιχεία, τότε τέτοιο οπλισμένο σκυρόδεμα μια ακτίνα πρέπει σίγουρα να θεωρηθεί ως δέσμη σε περιστροφικά ρουλεμάν. Για μια τέτοια δέσμη, υιοθετείται η ακόλουθη συμβατική ονομασία:

2. Ακτίνα με άκαμπτο τσίμπημα στα άκρα.

Εάν μια δοκός οπλισμένου σκυροδέματος κατασκευάζεται απευθείας στο σημείο εγκατάστασης, τότε μια τέτοια δέσμη μπορεί να θεωρηθεί ως τρυπημένη στα άκρα μόνο εάν τόσο η δοκός όσο και τα τοιχώματα στα οποία στηρίζεται η δέσμη σκυροδένονται ταυτόχρονα, ή κατά τη σκυροδέτηση της δέσμης, παρέχονται ενσωματωμένα μέρη για άκαμπτη σύνδεση με άλλα στοιχεία κατασκευές. Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις, η δέσμη θεωρείται ότι βρίσκεται σε δύο περιστροφικά ρουλεμάν. Για μια τέτοια δέσμη, υιοθετείται η ακόλουθη συμβατική ονομασία:

3. Δέσμη πολλαπλών διαστάσεων.

Μερικές φορές καθίσταται απαραίτητο να υπολογιστεί μια δοκός δαπέδου από οπλισμένο σκυρόδεμα που θα επικαλύπτει δύο ή ακόμα και τρία δωμάτια ταυτόχρονα, ένα μονολιθικό δάπεδο από οπλισμένο σκυρόδεμα σε αρκετές δοκούς δαπέδου ή ένα υπέρθυρο σε πολλά παρακείμενα ανοίγματα στον τοίχο. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η δέσμη θεωρείται πολυ-εύρος εάν τα στηρίγματα είναι αρθρωτά. Με άκαμπτα στηρίγματα, ο αριθμός των κενών δεν έχει σημασία, καθώς τα στηρίγματα είναι άκαμπτα, τότε κάθε τμήμα της δέσμης μπορεί να θεωρηθεί και να υπολογιστεί ως ξεχωριστή δέσμη.

4. Δοκός προβολής.

Μια ακτίνα, ένα ή δύο άκρα της οποίας δεν έχει στηρίγματα, και τα στηρίγματα βρίσκονται σε κάποια απόσταση από τα άκρα της δοκού, ονομάζεται πρόβολος. Για παράδειγμα, μια πλάκα δαπέδου πάνω από το θεμέλιο, που προεξέχει πέρα \u200b\u200bαπό το θεμέλιο κατά αρκετά εκατοστά, μπορεί να θεωρηθεί ως δοκός προβόλου, επιπλέον, ένα υπέρθυρο, τα τμήματα στήριξης των οποίων είναι μεγαλύτερα από l / 5, μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως προβολείς, και ούτω καθεξής.

Στάδιο 4. Προσδιορισμός του φορτίου στη δέσμη.

Τα φορτία δέσμης μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά. Από την άποψη της δομικής φυσικής, όλα όσα βρίσκονται ακίνητα σε μια ακτίνα, καρφωμένα, κολλημένα ή αναρτημένα σε μια ακτίνα είναι ένα στατικό φορτίο. Όλα όσα περπατούν, σέρνονται, τρέχουν, οδηγούν και ακόμη και πέφτουν στη δέσμη - όλα αυτά είναι δυναμικά φορτία. Το φορτίο μπορεί να συγκεντρωθεί, για παράδειγμα, ενός ατόμου που στέκεται πάνω σε μια δέσμη, ή οι τροχοί του αυτοκινήτου ακουμπά σε μια ακτίνα μήκους 3 ή περισσοτέρων μέτρων, μπορεί συμβατικά να θεωρηθεί ως συμπυκνωμένο φορτίο. Το συμπυκνωμένο φορτίο μετριέται σε χιλιόγραμμα, πιο συγκεκριμένα σε χιλιόγραμμα (kgf) ή σε Newtons.

Όμως, τούβλο, μπλοκ ακινητοποίησης ή οποιοδήποτε άλλο υλικό που βρίσκεται στο υπέρθυρο, καθώς και πλάκες δαπέδου, χιόνι, βροχή και ακόμη και άνεμος, σεισμός, τσουνάμι και πολλά άλλα μπορούν να θεωρηθούν ως κατανεμημένα φορτία που δρουν στο υπέρθυρο ή στην ακτίνα δαπέδου. Επιπλέον, το κατανεμημένο φορτίο μπορεί να κατανέμεται ομοιόμορφα, ομοιόμορφα και ανομοιόμορφα σε μήκος, κ.λπ. Το κατανεμημένο φορτίο μετριέται σε kgf / m & sup2, αλλά στους υπολογισμούς χρησιμοποιείται η τιμή του κατανεμημένου φορτίου ανά γραμμικό μετρητή, καθώς κατά τη χάραξη των ροπών κάμψης, δεν λαμβάνεται υπόψη ούτε το ύψος ούτε το πλάτος της δέσμης, αλλά λαμβάνεται υπόψη μόνο το μήκος της δέσμης. Μεταφράζω τετραγωνικά μέτρα σε γραμμικό δεν είναι δύσκολο. Εάν υπολογιστεί μια δέσμη δαπέδου, τότε το κατανεμημένο φορτίο πολλαπλασιάζεται λογικά με την απόσταση μεταξύ των αξόνων των δοκών δαπέδου. Εάν το φορτίο στο υπέρθυρο προσδιορίζεται, τότε η πυκνότητα του δομικού υλικού που βρίσκεται στο υπέρθυρο μπορεί να πολλαπλασιαστεί με το πλάτος και το ύψος της κατασκευής.

Όσο ακριβέστερα υπολογίζουμε τα φορτία που ενεργούν στη δέσμη, τόσο ακριβέστερος θα είναι ο υπολογισμός μας και τόσο πιο αξιόπιστη θα είναι η δομή. Και αν όλα είναι λίγο πολύ απλά με στατικά φορτία, τότε τα δυναμικά φορτία είναι δυναμικά επειδή δεν στέκονται και προσπαθούν να περιπλέξουν τον ήδη δύσκολο υπολογισμό μας. Από τη μία πλευρά, η δομή πρέπει να βασίζεται στον πιο δυσμενή συνδυασμό φορτίων, από την άλλη πλευρά, η θεωρία της πιθανότητας λέει ότι η πιθανότητα ενός τέτοιου συνδυασμού φορτίων είναι εξαιρετικά μικρή και βασίζεται στη δομή για τον πιο δυσμενή συνδυασμό φορτίων σημαίνει ότι είναι αναποτελεσματικό να σπαταλήσουμε δομικά υλικά και ανθρώπινους πόρους. Ένα σπίτι χτισμένο σύμφωνα με όλους τους κανόνες και ικανό να αντέξει σχεδόν τα πάντα, συμπεριλαμβανομένης μιας πυρηνικής απεργίας, κανένας εκτός από έναν τρελό εκατομμυριούχο δεν θα αγοράσει, είναι πολύ ακριβό. Επομένως, κατά τον υπολογισμό των δομών, τα δυναμικά φορτία χρησιμοποιούνται με διάφορους διορθωτικούς παράγοντες που λαμβάνουν υπόψη την πιθανότητα συνδυασμού φορτίων, αλλά όπως δείχνει η πρακτική, είναι αδύνατο να ληφθούν υπόψη τα πάντα. Κτίρια που καταρρέουν κατά τη διάρκεια σεισμών, τυφώνων, τσουνάμι και ακόμη και ισχυρών χιονοπτώσεων είναι μια ζωντανή επιβεβαίωση αυτού. Προκειμένου να διευκολυνθεί κάπως η ζωή όχι μόνο για τους μηχανικούς διεργασιών, αλλά και για τους απλούς ανθρώπους, είναι σύνηθες να υπολογίζονται τα ενδοδαπέδια δάπεδα για ένα κατανεμημένο φορτίο 400 kg / m & sup2 (εξαιρουμένου του βάρους της δομής του δαπέδου). Αυτό το κατανεμημένο φορτίο λαμβάνει υπόψη σχεδόν όλους τους πιθανούς συνδυασμούς φορτίων σε δάπεδα σε κτίρια κατοικιών, ωστόσο, κανείς δεν απαγορεύει τη μέτρηση δομών για β οΜεγαλύτερα φορτία, για παράδειγμα, αν τοποθετηθεί κάποιο πολύ βαρύ δάπεδο σε δοκούς από οπλισμένο σκυρόδεμα, για παράδειγμα, οι πλάκες από κοίλο πυρήνα από οπλισμένο σκυρόδεμα θα προσθέσουν άλλα 300-330 kg / m & sup2, αλλά θα σταματήσουμε στα 400 kg / m & sup2. Φυσικά, θα μπορούσαμε απλώς να πούμε ότι θα υπολογίσουμε μια δέσμη για ένα κατανεμημένο φορτίο 400 kg / m σε ένα βήμα μεταξύ των δοκών του 1 μέτρου, αλλά θα ήθελα να έχετε τουλάχιστον μια κατά προσέγγιση ιδέα από πού προήλθε αυτό το σχήμα.

Βήμα 5. Προσδιορισμός της μέγιστης ροπής κάμψης που δρα στη διατομή της δέσμης.

Όλα εξαρτώνται από το τι λειτουργούν τα φορτία στη δέσμη, τι υποστηρίζει η δέσμη και πόσα ανοίγματα, ορισμένοι τύποι δοκών που θεωρούνται στο στάδιο 2 είναι στατικά απροσδιόριστοι και παρόλο που όλα μπορούν να υπολογιστούν μόνοι σας, αλλά δεν θα εξερευνήσουμε τη θεωρία, είναι πιο εύκολο να χρησιμοποιήσετε έτοιμα τύποι για τις πιο τυπικές περιπτώσεις.

Ένα παράδειγμα υπολογισμού δέσμης οπλισμένου σκυροδέματος σε περιστρεφόμενα έδρανα,
στο οποίο δρα το κατανεμημένο φορτίο.

Η μέγιστη ροπή κάμψης για μια δέσμη που βρίσκεται σε δύο αρθρωτά στηρίγματα, και στην περίπτωσή μας, μια δέσμη δαπέδου που ακουμπά σε έναν τοίχο, στον οποίο δρα ένα κατανεμημένο φορτίο, θα βρίσκεται στη μέση της δέσμης:

M max \u003d (q * l & sup2) / 8; (5.1)

Για διάρκεια 4 m M max \u003d (400 4 & sup2) / 8 \u003d 800 kg m

Στάδιο 6. Παραδοχές σχεδιασμού:

Η ανάλυση αντοχής των στοιχείων των κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα πραγματοποιείται για τομές κανονικές και κεκλιμένες στον διαμήκη άξονα στις πιο τεταμένες θέσεις (για αυτό καθορίσαμε την τιμή της στιγμής) Το οπλισμένο σκυρόδεμα είναι ένα σύνθετο υλικό, των οποίων οι ιδιότητες αντοχής εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες, οι οποίοι είναι δύσκολο να ληφθούν υπόψη με ακρίβεια κατά τον υπολογισμό. Επιπλέον, το σκυρόδεμα λειτουργεί καλά στη συμπίεση λόγω των σχετικά υψηλών χαρακτηριστικών αντοχής σε θλίψη και η ενίσχυση λειτουργεί καλά σε ένταση και η διόγκωση οπλισμού είναι δυνατή κατά τη συμπίεση. Επομένως, ο σχεδιασμός μιας δομής οπλισμένου σκυροδέματος περιορίζεται στον ορισμό των συμπιεσμένων και τεντωμένων ζωνών. Η ενίσχυση είναι εγκατεστημένη στις τεντωμένες ζώνες. Σε αυτήν την περίπτωση, το ύψος της συμπιεσμένης και τεντωμένης ζώνης δεν είναι γνωστό εκ των προτέρων και ως εκ τούτου, χρησιμοποιήστε τις συνήθεις μεθόδους επιλογής τομής, όπως για ξύλο ή μεταλλική δοκός, δεν θα δουλέψει. Με βάση τη συσσωρευμένη εμπειρία στον υπολογισμό και τη λειτουργία δομών οπλισμένου σκυροδέματος, έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι υπολογισμού. Το παρακάτω είναι ένα από αυτά, με βάση τις ακόλουθες παραδοχές σχεδιασμού:

Η αντοχή εφελκυσμού του σκυροδέματος θεωρείται μηδενική.
- η αντίσταση του σκυροδέματος στη συμπίεση θεωρείται ότι κατανέμεται ομοιόμορφα, ίση με R pr (R β σύμφωνα με το νέο SNiP) ·
- οι μέγιστες τάσεις εφελκυσμού στο οπλισμό είναι ίσες με την αντοχή εφελκυσμού σχεδιασμού Ρ α (R δ σύμφωνα με το νέο SNiP) ·
- οι συμπιεστικές τάσεις σε προεντεταμένη και μη προεντεταμένη ενίσχυση υποτίθεται ότι δεν είναι τίποτα περισσότερο από τη σχεδιαστική αντίσταση συμπίεσης Ρ α (R sc σύμφωνα με το νέο SNiP) ·
- συνιστάται η χρήση στοιχείων τέτοιων διατομών έτσι ώστε το υπολογισμένο σχετικό ύψος της συμπιεσμένης ζώνης σκυροδέματος ξ \u003d x / h 0 δεν υπερέβη την οριακή τιμή ξ R, στην οποία η οριακή κατάσταση του στοιχείου εμφανίζεται όταν οι τάσεις στην ζώνη εφελκυσμού φθάνουν στην αντίσταση σχεδιασμού Ρ α... Η συνθήκη ορίου έχει τη μορφή

x ≤ ξ R h o ή ξ ≤ ξ R (6.1)

Η ποσότητα ξ R καθορίζεται από τον τύπο:

ξ ο - χαρακτηριστικό της συμπιεσμένης ζώνης σκυροδέματος, που προσδιορίζεται για το βαρύ σκυρόδεμα και το σκυρόδεμα σε πορώδη αδρανή σύμφωνα με τον τύπο:

ξ o \u003d a - 0,008R pr; (6.3)

εν R pr ληφθεί σε MPa; συντελεστής και \u003d 0,85 για βαρύ σκυρόδεμα και a \u003d 0,8 για πορώδες σκυρόδεμα.

Τιμή τάσης σ Α στην ενίσχυση λαμβάνεται σε 0,002E A \u003d 400 MPa ίση για ενίσχυση τάξεων:

A-I, A-II, A-III, B-I και BP-1: (R a - σ o);

A-IV, At-IV, A-V, At-V, At-VI, B-II, Bp-II και K-7: (R a + 400 - σ 0),

Ρ α - σχεδιασμός αντοχής εφελκυσμού του οπλισμού, λαμβάνοντας υπόψη τους συντελεστές των συνθηκών εργασίας του οπλισμού μ α, σ ο - την τιμή της προέντασης του οπλισμού, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες με τον συντελεστή έντασης μ τ< 1 .

Εάν λαμβάνεται υπόψη ο συντελεστής των συγκεκριμένων συνθηκών εργασίας κατά τον υπολογισμό των στοιχείων κάμψης m b1 \u003d 0,85, τότε το 500 αντικαθίσταται στον τύπο (6.2) αντί του 400.

Περαιτέρω υπολογισμός θα κάνουμε για μια ακτίνα με συμβατικό (όχι προεντεταμένο) οπλισμό, ενώ θα υπολογίσουμε τη διατομή του οπλισμού μόνο για το κάτω μέρος της δέσμης, στην οποία ενεργούν οι εφελκυστικές τάσεις, αυτό δεν σημαίνει καθόλου αυτό στο πάνω μέρος της δοκού ενίσχυσης (εγκατεστημένο για τεχνολογικούς λόγους ) όχι, αλλά θα απλοποιήσει σημαντικά τον υπολογισμό.

Κατά τον υπολογισμό στοιχείων ενός ορθογώνιου τμήματος με ένα μόνο μη προεντεταμένο οπλισμό (όταν ο οπλισμός σχεδιασμού είναι εγκατεστημένος μόνο στην περιοχή εφελκυσμού), μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον βοηθητικό πίνακα 1 και τους τύπους:

M \u003d A o bh & sup2 o R pr (6.4)

F a \u003d M / ηh o R a (6.5)

Και o \u003d x / h o (1 - x / 2h o) \u003d ξ (1 -0.5ξ) (6.6)

η \u003d (1 - x / 2h o) \u003d 1 - 0,5ξ (6.7)

Συντελεστής ενίσχυσης μ και το ποσοστό ενίσχυσης μ 100 (%) καθορίζεται από τους τύπους:

μ \u003d Fa / bh o, ή μ \u003d ξR pr / R α (6.8)

μ% \u003d 100μ (6.9)

Με βάση την εμπειρία του σχεδιασμού προϊόντων οπλισμένου σκυροδέματος βέλτιστου κόστους, συνιστάται η λήψη:

μ% \u003d 1 ÷ 2%,; ξ \u003d 0,3 ÷ 0,4 - για δοκούς (6.10)

μ% \u003d 0,3 ÷ 0,6%, ξ \u003d 0,1 ÷ 0,15 - για πλάκες δαπέδου (6.11)

Τραπέζι 1.Δεδομένα για τον υπολογισμό των στοιχείων κάμψης ορθογώνιας διατομής, ενισχυμένα με μονό οπλισμό (σύμφωνα με το "Εγχειρίδιο για το σχεδιασμό σκυροδέματος και δομών οπλισμένου σκυροδέματος από βαρύ και ελαφρύ σκυρόδεμα χωρίς προεντεταμένη ενίσχυση (έως SNiP 2.03.01-84)")

Στάδιο 7. Υπολογισμός του τμήματος οπλισμού.

Μπορούμε να καθορίσουμε τις διαστάσεις της διατομής της δοκού από οπλισμένο σκυρόδεμα και τη θέση του οπλισμού, με βάση τις τεχνολογικές απαιτήσεις ή άλλες εκτιμήσεις. Για παράδειγμα, αποφασίσαμε ότι η δέσμη θα είχε ύψος h \u003d 20 cm και πλάτος b \u003d 10 cm. Απόσταση και το κέντρο της διατομής του οπλισμού από το κάτω μέρος της δοκού λαμβάνεται συνήθως εντός 2-3 cm. Περαιτέρω υπολογισμός θα κάνουμε σε \u003d 2 cm. Η αντοχή εφελκυσμού σχεδιασμού για ενίσχυση της κατηγορίας A-III σύμφωνα με