3.2.3. Определение внутренних усилий в раме
Для определения усилий в раме используем принцип независимости действия сил. Расчетную схему разбивают на несколько простых схем. Так, для рамы с пятью второстепенными нагрузками простых схем будет четыре (рис. 3.3.) Значения внутренних усилий М, Q и N в отдельных точках определяют по формулам, заносят в таблицу.
|
По этим |
данным |
строят |
|||
|
эпюры изгибающих момен- |
|||||
|
тов для отдельных схем (см. |
|||||
|
рис 3.3 и 3.4). Затем геомет- |
|||||
|
рически |
на |
построенных |
|||
|
эпюрах |
находят |
промежу- |
|||
|
точные значения, и вносят |
|||||
|
их в таблицу. Примерные |
|||||
|
формы таблицы приводятся |
|||||
|
на с.7. Следует учесть, что |
|||||
|
эпюры получены для случая |
|||||
|
действия скоростного напо- |
|||||
|
ра ветра с левой стороны |
|||||
|
перепада. |
При |
действии |
|||
|
ветра |
с |
правой |
стороны |
||
|
эпюры будут иметь зер- |
|||||
|
кальное отражение. |
|
||||
|
Расчет |
ригеля |
рамы |
|||
|
проводится по нормальным и |
|||||
|
наклонным сечениям, и учи- |
|||||
|
тывая условия |
эксплуатации |
||||
|
||||||
Рис. 3.4. Поперечные силы, действующие |
проверяется на трещиностой- |
|||||
в ригеле рамы |
костьпролетногосечения. |
|||||
Ригель может быть выполнен из обычного (ненапрягаемого) железобетона, в этом случае расчет сечения производится прямоугольным: расчет прочности по нормальным сечениям для ригеля из обычного железобетона производится по п. 5.1, для предварительно напряженного ригеля по п. 5.2, расчет наклонных сечений по п. 5.3. Кроме этого требуется построить эпюру материалов (п. 5.4) и произвести расчет на образование трещин в пролетном сечении. Количество и расположение арматуры определяют в соответствии с правилами армирования прямоугольных изгибаемых элементов в разделе 4.
23
Суммарная |
Длительно действующая нагрузка |
Кратковременная |
|
(расчетная) |
нагрузка |
||
|
21 |
MА = МА2 +0 МА3 + NА1 = ND1 |
||||||
МА4 |
|
|
|
= =F2 |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
b h2 |
|
|
bрhр2 |
|
|
I1 |
|
c c |
I2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
12 |
|
12 |
|
||
К I2hcal
I1lcal
NА2 = ND2 = F1/2 |
|
NА3 = ND3 = F1 |
|||||||||||||||||||
QА2 QD2 |
|
|
|
3F1lcal |
|
QА3 QD3 |
|
|
|
|
3F1ab |
||||||||||
|
8h (2 K) |
|
l |
|
|
h (2 K) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
cal |
|
|
|
|
|
|
|
cal |
cal |
|||||
М |
|
|
М |
|
|
|
F1lcal |
|
|
М |
А3 |
М |
D3 |
|
|
F1ab |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
А |
2 |
D2 |
8(2 K) |
|
lcal (2 K) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
MВ2 M |
|
|
|
|
F1lcal |
|
М |
|
М |
|
|
2Fab |
|||||||||
С2 |
|
|
|
1 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4(2 K) |
|
|
В3 |
|
С3 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lcal (2 K) |
|
||||||
Мα2 = F1·lcal/4+MВ2 |
|
Mα3 = Mγ3 = F1·а+MВ3 |
|||||||||||||||||||
Рис. 3.3. Пример определения усилий в раме
24
N |
А4 ND4 |
3WhcalK |
lcal (1 6K) |
QА4 = QD4 = W/2
MD4 |
|
Whcal (1 3K) |
|||
2(1 6K) |
|||||
|
|
|
|||
MВ4 |
|
|
3Whcal K |
||
|
2(1 6K) |
|
|||
MA4= -MD4; MС4= -MВ4
Таблица 3.3
Сводная таблица усилий в раме (для случая пяти опор)
22
Элемент |
|
|
Ригель ВС |
|
|
|
Стойка АВ |
|
|
Стойка CD |
|
|||
Вид |
МВ |
Мα |
Мβ |
Мγ |
МС |
МА |
МВ |
NА |
QА |
МD |
МC |
ND |
QD |
|
нагрузки |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Длительно действующая нагрузка
Схема 1 |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
NА1 |
- |
- |
- |
ND1 |
- |
Схема 2 |
МВ2 |
Мα2 |
Мβ2 |
|
Мγ2 |
МС2 |
МА2 |
МВ2 |
NА2 |
QА2 |
МD2 |
МC2 |
ND2 |
QD2 |
Схема 3 |
МВ3 |
Мα3 |
Мβ3 |
|
Мγ3 |
МС3 |
МА3 |
МВ3 |
NА3 |
QА3 |
МD3 |
МC3 |
ND3 |
QD3 |
Сумма постоян- |
МВ2+3 |
Мα2+3 |
Мβ2+3 |
|
Мγ2+3 |
МС2+3 |
МА2+3 |
МВ2+3 |
NА1+2+3 |
QА2+3 |
МD2+3 |
МC2+3 |
ND1+2+3 |
QD2+3 |
ных нагрузок |
|
|||||||||||||
(схемы 1-3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кратковременно действующая нагрузка |
|
|
|
|
|
|||||
Схема 4 |
МВ4 |
Мα4 |
Мβ4 |
|
Мγ4 |
МС4 |
МА4 |
МВ4 |
NА4 |
QА4 |
МD4 |
МC4 |
ND4 |
QD4 |
Сумма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
постоянных и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
временных |
МВ |
Мα |
Мβ |
|
Мγ |
МС |
МА |
МВ |
NА |
QА |
МD |
МC |
ND |
QD |
нагрузок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(схемы 1-4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечания.
При расчете на меньшее количество сосредоточенных нагрузок рекомендуется исключать точки приложения из схемы и соответствующие столбцы и строки из расчетной таблицы:
-при четырех сосредоточенных нагрузках следует убрать точку приложения нагрузки β из таблицы столбец 4 и строку
сзаголовком схема 2;
-при трех сосредоточенных нагрузках следует убрать точки приложения нагрузки α и γ из таблицы столбцы 3-5 и строку с заголовком схема 3.
25
4. КОНСТРУКЦИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ И ТАВРОВЫХ СЕЧЕНИЙ
Армирование балок с прямоугольным и тавровым сечениями осуществляется плоскими сварными каркасами, количество которых зависит от ширины конструкции:
при b ≤ 150 мм – 1 каркас;
при 150 < b ≤ 250 мм – 2 каркаса; при b > 250 мм – 3 и более.
Каждый каркас состоит из продольных рабочих и монтажных стержней а также приваренных к ним поперечных рабочих и монтажных стержней (рис. 4.1).
ен dmax |
eв dmax |
a3 dmax |
eв 30 мм |
Рис. 4.1. Конструктивные требования к расположению арматуры в балках
26
Рабочая арматура при положительных моментах (в пролете второстепенных балок и ригеля рамы) устанавливается снизу. Нагрузку, воспринимаемую от отрицательных незначительных изгибающих моментов, может воспринимать монтажная арматура. При существенной нагрузке у опоры рекомендуется устанавливать дополнительные каркасы. У опоры в монолитном варианте возможно армирование двумя сетками с поперечным расположением рабочей арматуры, частично перекрывающими одна другую и раскатываемыми вдоль ригеля.
Продольные рабочие и монтажные стержни изготавливаются из горячекатаной арматуры класса А (в соответствии с заданием). Диаметр рабочих стержней 12 … 32 мм, монтажных стержней 10 … 12 мм. Площадь рабочей арматуры определяется расчетом в соответствии с п.п. 5.1–5.2. Количество принятых стержней должно быть четным, желательно принимать не более двух разных диаметров, отличающихся один от другого не менее чем на 2 мм. Количество рядов напрягаемой арматуры не ограничено. Ненапрягаемую арматуру располагаем не более чем в два ряда по высоте. При этом нижние стержни (ряд I) располагают по всей длине балки, ряд II рекомендуется обрывать или отгибать. Для установления места обрыва строят эпюру материалов.
Расстояние в свету между продольными стержнями (ен) должно быть не менее 25 … 30 мм, но в любом случае не менее максимального диаметра стержней. Во всех случаях толщина защитного слоя бетона должна быть не менее диаметра рабочей арматуры. При высоте балок h < 250 мм защитный слой бетона должен быть не менее 15 мм, а при h 250 мм – не менее 20 мм. В условиях слабой агрессивности среды толщина защитного слоя бетона увеличивается не менее чем на 5 мм, а в условиях средней и сильной агрессивности – не менее чем на
10 мм.
Поперечная рабочая арматура (хомуты) устанавливается в соответствии со следующими конструктивными требованиями:
Диаметр хомутов принимают из условия свариваемости с продольной арматурой (прил. 7). Должно соблюдаться условие dsw 0,25d, где d – диаметр продольной арматуры.
Количество хомутов в сечении определяют из следующих соображений: в ненапряжённых элементах "n" равно количеству каркасов, которое определяют в зависимости от числа стержней продольной (рабочей) арматуры. В напрягаемых элементах сварные каркасы слу-
27