Расчет главной балки. Исходные предпосылки. Определение внутренних усилий

В основу принятых норм расчета строительных конструкций, в том числе и мостовых, положен метод предельных состояний. Расчеты должны исключить наступление предельных состояний. Это обеспечивается системой коэффициентов к нагрузкам (коэффициенты надежности по нагрузке), к механическим характеристикам материалов (коэффициент надежности по материалам), учитывающих возможные отступления значений нагрузок или характеристик материала от их нормативных значений. В соответствии с нормами проектирования мостов и труб, железобетонные мостовые конструкции рассчитываются по первой группе предельных состояний по прочности и на выносливость, а по второй группе предельных состояний – по трещиностойкости (по образованию и раскрытию трещин) и ограничению перемещений.

В различных стадиях загружения бетон и арматура по разному участвуют в работе конструкции.

Сечения элементов железобетонных мостов рассчитывают на прочность по стадии разрушения по III стадии, эпюру напряжений сжатия в бетоне условно принимают прямоугольной. Прогибы и раскрытия трещин проверяют по второй группе предельных состояний на стадии II. В расчетах на выносливость для обычного железобетона, если в сечении возникают растягивающие напряжения, используют стадию I.

В расчетах учитываются нормативные постоянные на все пролетное строение в кН/м:

от собственного веса балок - g ₁=γ₁V₁/l_п;

от веса балласта с частями пути – g ₂=γ₂В₂d₃;

от собственного веса двусторонних тротуаров с коммуникациями и веса перил-

g₃=2a₃g_f

g ₄=2G₄;

γ₁ - удельный вес железобетона; V1 – объем железобетона главных балок; l п - полная длина пролетного строения; γ2 - удельный вес балласта; В2- ширина балластного корыта;

d3 - полная толщина балласта; g3 =8кН/м; g 4=1,4кН.

Временную вертикальную нагрузку Uα от подвижного состава определяем по схеме СК СНиП 2.05.03-84* приложение 5. При устройстве пути на балласте значения Uα≤19.62К кН/м, при λ≤25м следует принимать при α =0,5 независимо от положения вершины линий влияния. В эскизных расчетах усилия определяют в середине, в четверти и на опорном сечении, поэтому загружеамые площади линий влияния соответствуют расчетным сечениям.

Для расчетов по прочности:

Для расчетов на выносливость.

Для расчетов на трещиностойкость

По образованию продольных трещин

По раскрытию нормальных трещин

По ограничению касательных напряжений

По раскрытию наклонных трещин

10. Расчет нормальных сечений главной балки на прочность:

Задача расчета состоит в обосновании формы и размеров поперечного сечения балок, площади арматуры и ее размещения в поперечном сечении. Обычно форму и основные размеры поперечного сечения балки – высоту балки, толщину и ширину плиты, толщину стенки – назначают на основе анализа проектов аналогичных конструкций. При этом ширина bf плиты, вводимая в расчет, должна удовлетворять условиям:

b_f≤12h_f+2c+b_c, b_f≤b₀

h_f – ширина плиты; c – ширина вута; b_c – толщина стенки; b₀ – расстояние в осях между соседними балками.

Расчет сечения в этих условиях сводится к проверке правильности принятых размеров и определению необходимой площади рабочей арматуры. Уточняются также размеры и формы пояса, в котором размещаются арматура, с учетом соблюдения расстояний между пучками, стержнями арматуры и размеров защитного слоя.

Необходимую площадь рабочей арматуры Ар предварительно определяют из условия, что расчетный изгибающий момент от внешних сил М будет воспринят парой сил на плече z.

М=R_pA_pz=R_pA_p(h₀-0,5h_f)

R_p – расчетное сопротивление арматуры; h₀ – рабочая высота балки; h_f – толщина плиты.

При этом предполагается, что толщина сжатой зоны x будет примерно равна толщине плиты h_f. Получаем:

A_p=M/(R_p/(h0-0,5h_f)).

По найденному значению Ар определяют необходимое число арматурных пучков или стержней и размещают их в нижнем поясе с соблюдением норм на размер защитного слоя бетона и на расстояния в свету между арматурными элементами. После этого проверяют подобранное сечение на прочность.

Условия прочности сечения по изгибающему моменту имеют вид:

Для случая когда х≤h’_f

M≤R_bb’_fx(h₀-0,5x)

x=R_sA_s/(R_bb’_f)

Для случая когда х≥h_f

M≤R_bbx(h₀-0,5x)+R_b(b’_f-b)h’_f(h₀-0,5h’_f)

x=(R_sA_s-(b’_f-b)h’_fR_b)/(bR_b)

Высота сжатой зоны ζ=x₀/h не должна превышать предельного значения ζy, при котором предельное состояние бетона сжатой зоны наступает не ранее достижения в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rs или Rp.

Значение ζу определяют по формуле

где ω=0,85-0,008R_b; σ₁=R_s – для ненапрягаемой арматуры, σ₂ – предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, равное 500 МПа.

Дата добавления: 2015-07-19