Розрахунок елементів таврового перерізу
Металеві колони.
Колонною називається вертикальний стрижень, що працює на стиск і передає тиск на фундамент. Колона складається з 3 частин: оголовок, ствол, база. Сталеві колони за типом перерізу можуть бути суцільні та наскрізні, можуть бути з прокатних елементів та звареними з листової сталі. Суцільні колони.Колони наскрізного перерізу: Наскрізні колони складаються з окремих гілок, об'єднаних сполучною решіткою в єдине ціле.
База-нижня частина колони, що складається з опорної плити; складається з плит і траверс (вертикальні листи, приварені до плити). Якщо колону поставити торцем на фундамент, то в бетоні виникнуть величезні напруги, що змінюють, і він зруйнується, тому в нижній частині колони влаштовують розширення званої вазою. Конструкції баз дуже багато, проста виходить тоді, коли база складається з однієї опорної плити, товщину плити визначають розрахунком. Щоб зменшити товщину плити, її зміцнюють траверсом.
12. Загальні відомості про залізничні конструкції
Ж/б називається будівельні матеріали, в якому з'єднані в монолітне ціле бетон та арматура.
Спільна робота бетону та арматури виявилася можливою завдяки поєднанню слід cв-в: 1) зчеплення між бетоном та пов-в'ю арматури, що виникають при твердінні бетонної суміші. 2) близькими за значенням коефіцієнтами лінійного розширення бетону та сталі. 3) захищеність арматури укласти в тілі бетону від корозії та вогню. Переваги: 1) висока міцність; 2) сейсма- та вібростійкість; 3) довговічність; 4) вогнестійкість; 5) добре опиратися зовнішнім атмосферним впливам; 80% маси з/б становлять поширені матеріали( пісок, щебінь, гравій, вода); ж/б легко надати необхідну архітектурну форму, невисокі витрати на утримання.Недоліки: 1) велика маса; 2) підвищена тепло- та звукопровідність; 3) складність виконання робіт у зимовий час.
13. Бетон. Міцність бетону, класи і марки бетону. Бетон - це штучний будівельний матеріал, отриманий в результаті твердіння суміші, що складається з в'яжучого, води та заповнювачів. Залежно від обсягу маси різних бетонів на: 1) щільних заповнювачах (щебінь, гравій) - важкий бетон, 2) пористих заповнювачах (шунгізит, керамзит) - легкий бетон, 3) пористі бетони. Найбільш широко приймається в будівництві важк бетони щільністю 2200-2500кг/м 3 , міцність 60-80МПа.Бетон на пористих заповнювачах має щільність менше 2200кг/м 3 , міцність 40-50МПа. До пористих бетонів відносять гази та пінобетон міцністю 15МПа.Класи та морки бетону. 1) клас бетону на міцність і стиск(В), обов'язково вказується в проекті. 2) клас бетону за міцністю на розтягування (Вt) - призначається у випадках, коли ця хар-ка має важливе значення. 3) марка по морозостійкості (F)-призначається для конструкцій, що піддаються поперемінному відтаванню та заморожуванню у зволоженому стані. 4) марка водонепроникності (W)-призначається для конструкцій, до яких пред'являються вимоги водонепроникності (ростверк, басейни). 5) марка за середньою густиною (D)-призначається для конструкцій, до яких пред'являються вимоги щодо теплоізоляції.
14. Арматура та її види. Арматура передбачається там де бетон працює на розтягування, а також передбачається в тиснутих елементах, коли міцність бетону стиску недостатня. Види арматури: 1) стрижнева арматурна сталь (d від 6мм) гіркочекатна гладка кл.АI, періодичного профілю клАII, АIII, АIV, АV, АVI. 2) термічно та термомеханічно зміцнена сталь періодичного профілю клАт III, АтIV, АтV, АтVI.3)Дротяно-арматурна сталь (d від 3 до 5мм); а) арматурний холоднотягнутий дріт періодичного профілю клВрI, б) високоміцний гладкий періодичного профілю ВрII. 4) арматурні канати К-7, К-19. Арматура, яка встановлюється з розрахунку зв робочої. Конструктивна (монтажна розподільна)-встановлюється без розрахунку, служить для об'єднання раб стрижнів сітки та каркаса. Нормативний опір арми (Rsn) приймається найменше значення межі плинності для стрижневої арми. Розрахунковий опір арм-ри розтягування визначається розподілом нормативного опору на коефіцієнт по арм-рі. Rs=Rsn/гаммаs-розрахунковий опір арм-ри розтягуванню.
15. Арматурні вироби (сітки, каркаси). Для армування з/б конструкцій застосовують арматурні вироби у вигляді в'язаних або зварних сіток і каркасів. Зварні сітки та каркаси виготовляються за допомогою зварних машин на заводах за допомогою контактного точкового зварювання. В'язані сітки та каркаси утворюються перев'язкою стрижнів у місцях їх перетину м'яким в'язальним дротом d 0,8-1мм.Сітки. Д-діаметр поздовжніх стрижнів, d- діаметр поперечних стрижнів, V- крок поздовжніх стрижнів, u- крок поперечних стрижнів, А- ширина сітки, L- довжина сітки, С1 і С2- кінці поздовжніх стрижнів, К1 і К2 - кінці поперечних стрижнів. Класифікація сіток: 1) за діаметром стрижнів. Залежно від діаметра стрижнів сітки бувають: важкі та легкі. До важких відносять сітки d=12мм та більше. До легень відносять сітки d від 3 до 10 мм. сітки виготовляють рулонними чи плоскими. Рулонні виготовляють легкі сітки з арматурного дроту d от3до5мм. 2) за розташуванням робочої арматури. Сітки поділяють: з робочою армою в одному з напрямків і з конструктивною армою в іншому напрямку; з робочою арм-ою в обох напрямках. Сітки повинні мати водному напрямку стрижні однакового діаметра. Крок стрижнів в одному напрямку має бути однаковим. Сітки виготовляються з квадратними або прямокутними осередками. Діаметр арм-ри сіток призначають з розрахунку. Позначення сіток: С*Д(клас)-крок/d(клас)-крок*А*L(см)*С1С2/К1К2 ГОСТ 23279-85*.Каркаси. Плоскі зварні каркаси складаються з поздовжніх і поперечних стрижнів. Поздовжні стрижні можуть бути розташовані в 1 або 2 ряди. Просторові каркаси збирають із плоских за допомогою шпильок (без зварювання) або за допомогою поперечних стрижнів, які приварюють до поздовжніх стрижнів.
Захистий шар бетону.
Захисний шар бетону-це відстань від пов-ти арм-ри до зовнішньої пов-ти бетону. Захисний шар бетону повинен забезпечувати спільну роботу арм-ри з бетоном, а також захист арм-ри від зовнішніх атмосферних впливів та високих температур. = Для поздовжньої раб арм-ри товщина захисного шару повинна бути не менше діаметра стрижня і не менше: плиток товщиною до 100-10мм, понад 100-15мм.
У балках висотою менше 250-15мм, у балках висотою більше або дорівнює 250-20мм
У колонах-20мм, у фундаментах: збірних-30мм, монолітних(за наявності бетонної підготовки)-40мм, монолітні(за відсутності бетонної підготовки)-70мм. = Товщина для поперечної та конструктивної арм-ри повинна бути не менше діаметра арм-ри і не менше: при висоті балки до 250-10мм, при висоті балки більше або дорівнює 250-15мм. мінімальна відстань між стрижнями поздовжньої арм-ри має бути не менше діаметра стрижня і не менше 25мм. якщо нижня арм-ра розташована за висотою в 2 ряди-відстань між поздовжніми стрижнями повинна бути не менше 50мм.
17. Монолітне з/б перекриття. Монолітне перекриття складається із системи плит і балок монолітно пов'язаних один з одним. Плити можуть бути балочнимиабо оперти за контуром. До балочних плит ставлення довгої сторони до короткої більше 2. Такі плити працюють як багатопрогонові нерозрізні балки. При відношенні довгої сторони до короткої менше 2 тоді працює як оперта по контуру. Крок второстбалок0,6-2м, плити армують звареними сітками. Прольоти второстбалок мають бути от5до8, які висота 1/12-1/20 прольоту. Прольоти головних балок 6-7м, а h в межах 1/10-1/15 прольоту. от10до40мм. верхній стрижень каркаса встановлюють конструктивно, необхідний освіти плоского каркаса, діаметр приймається 10-15 АI без розрахунку. Поперечні стрижні каркаса ставлять конструктивно, їхній діаметр застосовується з умови зварювання з поздовжніми робочими стрижнями. Якщо робочі стрижні виконані з арм-ри клАII, АIII, то поперечні приймають клАI діаметром не менше 6мм.
18. Розрахунок ж/б згинальних елементів з одиночною арматурою. Ммах 2 ζ(1-0,5*ζ). Ммах В * в * h0 2 * A0. А0=Ммах/Rв*в*h0 2 . Момент від зовнішнього навантаження має бути ХR або ζR, то міцність стиснутої зони бетону недостатня і її треба посилювати стиснутою армою. Якщо А0 А0мах (см табл стр90), то ведемо розрахунок з подвійною арм-ою.
а ' - Відстань від стисненого краю перерізу до центру тяжкості стиснутої арм-ри. Аs '-площа поперечного перерізу стиснутої арм-ри. ХR-гранична висота стиснутої зони бетону. Ns '-зусилля, що сприймається стиснутою арм-ою. Момент зовнішнього навантаження має менше моменту сприймається стиснутою зоною бетону і стиснутою армою. МАХ 2 *A0 мах +Ns ' *z. Ммах мах +Rsc*As '(h0-a'). Ммах-RB*в*h0 2 *A0 мах =Rsc*As ' (h0-a ')>-необхідна площа стиснутої арм-ри. Ммах-максимальний момент від зовнішнього навантаження, А0 мах-коеф визначається по табл стр90, Rsc-розрахунковий опір арм-ри стиску. Ns=Ns '+NB; Rs*As=Rsc*As ' +RB*в*ХR; Rs*As=Rsc*As ' +RB*в*ζR*h0; (ζR=ХR/h0→ХR=ζR*h0);As=Rsc*As ' +RB*в*ζR*h0/Rs - необхідна площа розтягнутої арм-ри. ζR-коэф визначається за табл стр90. При розрахунку залізничної конструкції можуть зустрітися завдання 3-х типів.
20. Елементи таврового перерізу. Визначення ширини полиці. вf ' - ширина полиці, в- ширина редра, hf ' - висота полиці, h-висота редра, всв- звисання полиці. Визначення ширини полиці f'. вf ' = +2всв.1) якщо hf ≥ 1/10h. (1) У монолітних покриттях всв не повинна перевищувати 1/6 прольоту балки. Всв=в+2*1/6*lef=в+1/3*lf≤В. З 2х отриманих значень приймаємо менше.2) hf ' ' =в+2всв=в+2*6hf ' =в+12hf ' ≤В. (2) збірні перекриття таврового перерізу (ригелі рам, підкранові балки, фундаментні балки).
Розрахунок елементів таврового перерізу.
При розрахунках ел-в таврового перерізу з полицею у верхній зоні може зустрітися 2 випадки: 1) Коли нейтральна вісь проходить у полиці. У цьому випадку момент сприймається полицею повинен бути більшим від зовнішнього навантаження. Мf>Ммах, Мf=NB*z=RB*hf ' *вf ' *(h0-0.5hf ' ). визначаємо коефіцієнт А: А0=Ммах/RB*вf ' *h0 2 →ета→Аs=Ммах/RB*эта*h0. 2) Якщо нейтральна вісь проходить в ребрі в цьому випадку момент від зовнішнього навантаження більше моменту, що сприймається полицею. Мf '-в) * hf '* (h0-0.5hf '). визначаємо площу робочої арми сприймається звисами As св = Мсв / (h0-0.5hf ') * Rs. Визначаємо момент, що припадає на ребро Мреб=Ммах-Мсв, А0=Мреб/RB*в*h0 2→этта→Асреб =Мреб/Rs*эта*h0. Визначаємо загальну площу арм-ри у розтягнутій зоні. As = As св + As дит .
22. Побудова епюри матеріалів за згинальниммоменту. При армуванні балок слід враховувати наступне:
1) Якщо в балці робочі стрижні каркасів розташовуються в один ряд, то вони обов'язково заводяться на опору, min закладання стрижня має бути більше 10d і менше 250мм. Тоді момент сприймається робочою армією буде однаково по всій довжині балки. Виписуємо прийняту площу раб арм-ри. Визначаємо відсоток армування: M=Аs/вf '*h0. Визначаємо коефіцієнт ξ: ξ=M*Rs/RB→ етта. Визначаємо момент: Мсеч = етта * Rs * As * h0 & gt; Ммах. Для побудови епюри згинальних моментів визначаємо момент на різній відстані від лівої опори за формулою: Мх = g * х / 2 * (lef-х), задаємося х1, х2, х3, Мх1 = (gх1 / 2) (lef-х1) Мх2 =(gх2/2)(lef-х2)
2) Якщо в балці раб стрижні каркасів розташовуються в 2 ряди, нижні раб стрижні заводять на опору, а верхні для економії металу обривають у прольоті до опор не доводять.
Якщо стрижні прийняті різного діаметра, нижні стрижні повинні бути більшого діаметру, а верхні меншого. Визначаємо момент сприймається чотирма стрижнями: M=Аs1-4/в*h0, ξ=M*(Rs/RB)→этта,М1-4=эта*Rs*As1-4*h0>Ммах. Визначення момент сприймається двома стрижнями, які заводяться на опору. M=As1-2/в*h0. ξ=M*(Rs/RB)→етта,М1-2=ета*Rs*As1-2*h0