4.1.8. Розрахунок передатної міцності бетону Rbp та початкового контрольованого напруження con для плити

Значення R_bp та _con являються технологічними параметрами, які використовуються при проектуванні та виготовленні попередньо напруженої залізобетонної конструкції.

Передатну міцність бетону R_bp слід призначати за вимогами Норм [1, п. 2.6] залежно від класу напруженої арматури.

Значення _con призначається з урахуванням вимог Норм [1, п. 1.24] за формулою:

_con =  _sp –  ₃ ,

де:  _sp – значення попереднього напруження у арматурі згідно п. 1.23 Норм [1], яке було прийняте у розрахунку табл. 3.4 (п. 4) методвказівок;

 ₃ – втрати попереднього напруження у арматурі від деформацій анкерів, розташованих у натягувальних пристроях [1, п. 1.25, табл.5].

У пояснювальній записці мають бути наведені розрахунки R_bp та _con ; на кресленні вони повинні бути записані у примітках як вказівки щодо виконання робіт по виготовленню плити.

4.2. Проектування нерозрізного ригеля перекриття

4.2.1. Розрахункові прольоти та розрахункова схема ригеля

У курсовому проекті має бути розроблений проект нерозрізного ригеля дво- або трипрогонового, залежно від ширини будівлі, з прольотами 6 ÷ 7.5м.

Статична розрахункова схема ригеля наведена на рис. 4.5-Б.

Розрахунковий прогін l_o1 у крайньому прольоті дорівнює відстані від осі крайньої колони до місця розташування рівнодіючої опорної реакції ригеля на стіні, тобто:

l_o1 = l₁ - 0.2 + 0,33C₁;

де: l₁ – номінальне значення крайнього прольоту ригеля (рис. 4.5);

0.2м - прив’язка вісі ряду колон до внутрішньої грані стіни;

C₁ ≥ 200мм – довжина спирання ригеля на стіну.

У середньому прольоті розрахунковий прогін l_о2 = l₂, де l₂ – номінальне значення середнього прольоту (рис. 4.5).

Для двопрогонового ригеля l_o1 = l_о2.

4.2.2. Розрахунок навантаження на ригель

Повне навантаження на ригель ″q″ складається з постійної та тимчасової частин, то­бто становить:

q = g + p, кН/пог.м.

При цьому, навантаження на кожний ригель передається з ділянки перекриття, ширина якої дорівнює крокові ригелів l₂ (рис. 4.5).

Рівномірно розподілене навантаження, яке передається на 1 пог.м ригеля, обчис­люється за рис. 4.5 як:

- повне розрахункове навантаження:

q = q_о ∙l₂ + γ_g∙b∙ h∙ _зб, кН/пог.м;

- тимчасове розрахункове навантаження :

p = γ_f ∙ p_n∙ l₂ , кН/пог.м;

- постійне розрахункове навантаження :

g = q – p , кН/пог.м,

де:

q_о– повне розрахункове навантаження (кН/м²) на 1м² збірної плити перекриття за п. 4.1.2 ″Вказівок″;

p_n – нормативне корисне навантаження на 1м² перекриття (за завданням);

γ_g, γ_f – коефіцієнти надійності за навантаженням (γ_g = 1.1; γ_f = 1.2);

 _зб – питома вага залізобетону ( _зб = 25 кН/м³);

b, h – розміри перерізу ригеля (м), що прийняті для попередніх розрахунків при компонуванні збірного перекриття.

4.2.3. Статичний розрахунок ригеля

Мета розрахунку – винайти зусилля M та Q для прольотних та опорних перерізів ригеля.

Значення M та Q у нерозрізному ригелі слід розраховувати окремо від постійного та тимчасового навантажень. При цьому слід розглянути такі схеми завантаження ригеля:

схема 1 – рівномірне завантаження усіх прольотів разом постійним навантаженням ″g″;

інші схеми (2, 3, 4) – це можливі варіанти розташування тимчасового навантаження “p”, а саме: через проліт, у двох суміжних прольотах і далі через проліт. На рис. 4.5 для трипро­гонового ригеля наведені схеми розташування тимчасового навантаження , які треба ураху­вати у курсовому проекті.

Зусилля M та Q для кожної схеми завантаження можуть бути знайдені будь-яким методом будівельної механіки, або з використанням таблиць для рівнопрогонових балок [3, прилож. VII], [2, прилож. Х].

При цьому, для кожного прогону достатньо обчислювати три значення моментів – два для опор, один – максимальний прольотний. Останній у крайніх прольотах знаходиться на відстані ≈(0.37÷0.42) l_o1 від шарнірної опори, а у середніх прольотах – посередині (рис.4.6-Б).

Розрахунок зусиль зручно виконувати у табличній формі, як у прикладах, що наведені у підручниках [4, с. 214].

Після розрахунку M та Q для кожної розглянутої схеми треба винайти зусилля від одночасної дії постійного навантаження (схема 1) та кожної із схем тимчасового навантаження, тобто підрахувати зусилля для варіантів навантажень 1+2, 1+3, 1+4 .

Одержані епюри зусиль M та Q необхідно накреслити на одній осі нерозрізного ри­геля (рис. 4.6 – Б).

Проектування ригеля необхідно виконати з урахуванням перерозподілу зусиль, яке відбувається завдяки утворенню шарнірів пластичності у перерізах балки. Поняття шарніру пластичності, сут­тєвість розрахунку статично невизначених конструкцій з урахуванням перерозподілу зусиль та переваги таких конструкцій – дивитись у підручниках, наприклад [2, с. 302310]. У цьому розділі вказівок наведено лише саму процедуру перерозподілу зусиль, яку необхідно виконати.

Перерозподіл зусиль треба виконувати лише для тих варіантів завантаження, у яких є моменти, що різко відрізняються від інших схем завантажень. Наприклад, на рис. 4.6 це схема (1+4), яка має значний момент M_B^{, max} , що суттєво відрізняється від опорних моментів для інших завантажень, тобто для варіантів (1+2), (1+3) та (1+5).

Практично перерозподіл моментів виконується шляхом складання моментів схеми (1+4) з додатковою (тобто тією, що вирівнює) епюрою моментів, яка має вигляд трикутника (рис. 4.6-В).

Додаткова трикутна епюра моментів має знак “плюс”. Її ордината M_B приймається за умови M_B  0.3M_B^max, щоб максимально скоротити відстань між опорними моментами M_B для всіх варіантів завантаження.

Склавши епюру моментів (1+4) з додатковою, отримаємо так звану вирівняну епюру (1+4)^вир. Завдяки цієї процедури опорний момент M_B зменшиться на M_B, а прольотні моменти для цієї ж схеми відповідно збільшаться (відповідні ординати додаткової епюри для прольотних моментів наведені на рис. 4.6 -В).

Після цього треба знову побудувати епюри моментів на одній осі балки, де епюри схем (1+2), (1+3) та (1+5) – залишаться без змін, а епюра (1+4) – та, що одержана після вирівнювання. На цьому рисунку треба навести (бажано пензлем іншого кольору) максимальні позитивні та негативні момен­ти, і таким чином буде одержана так звана об’ємлюча (обвідна) епюра моментів. Вона наведена на рис. 4.6 - Г.

Об’ємлючу епюру моментів треба побудувати на міліметрованому папері формату А3 з використанням лекала, тому що вона буде використана надалі для побудування епюри матеріалів.

Приклади побудови обємлючої епюри моментів дивитись у підручниках [2, рис.XVIII.6], [4, рис. 3.24].

А )

Б)

Рис. 4.5. До компонування конструктивної схеми перекриття: А – фрагмент плану перекриття; Б – конструкція ригеля та його відповідна статична розрахункова схема.

g , А - Б - В - Г - Д - QA

Рис. 4.6. До статичного розрахунку ригеля:

А - схеми навантаження (15); Б - епюри згинальних моментів за ″пружним″ розрахунком;

В - додаткова (вирівнюючи) епюра моментів для схеми (1+4); Г - обгинаюча (обвідна) епюра моментів після вирівнювання схеми (1+4); Д - обгинаюча епюра поперечних зусиль.