Особенности расчета статически неопределимых ж/б конструкций. Метод предельного равновесия.

1) Особенности расчета

Понятие о пластическом шарнире (ПШ):

ПШ- такое состояние сечения, при котором арматура растянутой зоны течет, бетон растянутой зоны треснул, а сжатая зона имеет запас несущей способности.

В стат. определимых конструкциях с возникновением ПШ образуется 2 жестких диска с мгновенным центром вращения в сжатой зоне.

В статически неопределимых конструкциях образование ПШ ведет к снижению степени статической неопределимости на единицу. Если число ПШ не превышает степени статической неопределимости, то их образование не ведет к превращению конструкции в механизм. Т.к. образование ПШ смещено во времени и в пространстве, то становится возможным дополнительно загрузить конструкцию.

Это свойство статически неопределимых ж/б элементов используется в качестве основания для перераспределения усилий, возникающих в сечениях статически неопределимых систем.

2) Метод предельного равновесия:

Суть метода состоит в определении нагрузок, приводящих к образованию такого количества ПШ, которое соответствует степени статической неопределимости.

При расчете конструкций с перераспределением усилий расчетная величина усилия на 33% ниже чем при расчете по упругой схеме.

Конструктивные требования, предъявляемые к элементам, которые расчитываются с учетом перераспределения усилий:

1. Конструкция должна быть статически неопределимой

2. Конструкция должна иметь неравнопрочное по длине сечение

3. Высота граничной зоны определяемая по СниП учитывается в расчетах с коэффициентом 0,85 (этим гарантируется дополнительный запас прочности сжатой зоны, где образуется ПШ)

4. Армирование элемента должно выполнятся мягкими сталями, имеющими площадки текучести

5. Максимальное уменьшение упругого момента должно приниматься не более 30% по сравнению с упругой схемой (по условию образования трещин).

Общие положения проектирования ж/б конструкций зданий и сооружений в сейсмических районах.

3.52. При расчете прочности нормальных сечений изгибаемых и внецентренно сжатых элементов предельную характеристику сжатой зоны бетона следует принимать по СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций с коэффициентом 0,85.

3.53. Во внецентренно сжатых элементах, а также в сжатой зоне изгибаемых элементов при расчетной сейсмичности 8 и 9 баллов хомуты должны ставиться по расчету на расстояниях: при R_ас < 400 МПа (4000 кгс/см²) — не более

400 мм и при вязаных каркасах — не более 12d, а при сварных каркасах — не более 15d; при R_ас> 450 МПа (4500 кгс/см²) — не более 300 мм и при вязаных каркасах — не более 10d, а при сварных каркасах — не более 12d, гае d— наименьший диаметр сжатых продольных стержней. При этом поперечная арматура должна обеспечивать закрепление сжатых стержней от их изгиба в любом направлении. Расстояния между хомутами внецентренно

сжатых элементов в местах стыкования рабочей арматуры внахлестку без сварки должны приниматься не более 8d. Если общее насыщение внецентренно сжатого элемента продольной арматурой превышает 3 %, хомуты должны устанавливаться на расстоянии не более 8d и не более 250 мм.

3.54. В колоннах рамных каркасов многоэтажных зданий при расчетной сейсмичности 8 и 9 баллов шаг хомутов (кроме требований, изложенных в п. 3.53) не должен превышать ½ h, а для каркасов с несущими диафрагмами — не более h, где h — наименьший размер стороны колонн прямоугольного или двутаврового сечения. Диаметр хомутов в этом случае следует принимать не менее 8 мм.

3.55. В вязаных каркасах концы хомутов необходимо загибать вокруг стержня продольной арматуры и заводить внутрь бетонного ядра не менее чем на 6d хомута.

3.56. Элементы сборных колонн многоэтажных каркасных зданий по возможности следует укрупнять на несколько этажей. Стыки сборных колонн необходимо располагать в зоне с меньшими изгибающими моментами. Стыкование продольной арматуры колонн внахлестку без сварки не допускается.

3.57. В предварительно напряженных конструкциях, подлежащих расчету на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмического воздействия, усилия, определяемые из условий прочности сечений, должны превышать усилия, воспринимаемые сечением при образовании трещин не менее чем на 25 %.

3.58. В предварительно напряженных конструкциях не допускается применять арматуру, для которой относительное удлинение после разрыва ниже 2 %.

3.59. В зданиях и сооружениях расчетной сейсмичностью 9 баллов без специальных анкеров не допускается применять арматурные канаты и стержневую арматуру периодического профиля диаметром более 28мм.

3.60. В предварительно напряженных конструкциях с натяжением арматуры на бетон напрягаемую арматуру следует располагать в закрытых каналах,

замоноличиваемых в дальнейшем бетоном или раствором.

Плоские сквозные конструкции – конструкции, воспринимающие нагрузку в своей плоскости и имеющие сквозную решетку.

В практике строительства применяются стстически определимые конструкции построечного и заводского изготовления.

Варианты: -металлодеревянная ферма (растянутые элементы и соединительные детали из стали),

 

- деревопластмассовая ферма (растянутые элементы),

 

 

 

 

- деревянная ферма (все элементы из древесины клееной, фасонки из фанеры.

Расчет: постоянные нагрузки (крыша + несущие конструкции),

Временная (снег, ветер не учитывается)

1 комбинация: постоянная + снег на всем пролете,

2 комбинация: постоянная + снег на половине пролета

Верхний пояс: расчет при любом варианте по сжато-изогнотуму стержню

-стрела выгиба

-изгибающие моменты

- задаемся сечением в виде пакета из досок, определяем площадь, момент сопротивления, момент инерции

- верхний пояс раскреплен покрытием, жесткость проверяем только в плоскости фермы

Нижний пояс: различие только по коэффициентам у вариантов

Для деревянной:

0,8 –на ослабление сечения

Решетка: раскосы проектируютя одинакового сечения на максимальное усилие, шириной как верхний пояс, исходя из гибкости

Проверка сечения

Узлы: Опорный: количество нагелей для

креплений поясов из условий изгиба

и скалывания нагелей

Площадь опирания из условия смятия

верхнего пояса под 40° к волокнам.

Коньковый: усилия в элементах верхнего пояса передаются лобовым упором,

Равнодействущая усилий в раскосах

находится графически, на смятие

проверяется древесина и фанера,

нагель на изгиб проверяется.

Нагели крепления накладки к раскосам

проверяется на скалывание.

В ряду между нагелями 5d, от ряда до наружной грани 5d.