Upload
samuel-z-lazarov
View
152
Download
11
Embed Size (px)
Citation preview
гл. ас. д‐р инж. Васил Кърджиев Стр. 46
ГРЕДА, ПОДЛОЖЕНА НА ОГЪВАНЕ И УСУКВАНЕ
В стоманобетонните конструкции често се срещат елементи, които освен на действието на огъващи моменти, са подложени и на усукване. А елементи, които са подложени на чисто усукване се срещат много рядко. Обикновено усукване в една греда се получава тогава, когато външният товар между подпорите е приложен из-вън системната ос на гредата. В този случай товарът се редуцира на товар, дейст-ващ перпендикулярната ос на гредата и на усукващ момент за гредата. Също така усукване възниква и в криволинейни елементи, например греди, носещи конзолни плочи или стълбища, в кръгло или полигонално очертани греди и др.
Усукващите моменти TEd се отчитат при оразмеряването задължително, само
когато са необходими за статическото равновесие на гредата. Такива са обикновено случаите на греди, носещи конзоли: плочи, стълбища и др.
Проектирането се извършва в следния ред: 1) Избор на напречно сечение; 2) Определяне на натоварването; 3) Статическо изчисляване; 4) Оразмеряване. Евентуална корекция на напречното сечение, ако е необходи-
мо; 5) Конструиране на армировката.
0. Общи изисквания В сила са всички общи изисквания за греди, освен това: − Доколкото гредите, подложени на усукване, работят и на огъване, изборът на
височината им h е с приоритет на по-ниските стойности leff/h, т.е. на по-големите височини;
− Доколкото тесните и високи сечения са неефикасни при усукване, целесъоб-разно е да се спазва препоръката 4≤bh ;
1. Статическа схема По статическа схема гредата е на две опори с изчислителен отвор, аналогично
определян по израза 21 aall cleff ++= ,
където lcl е светлото разстояние между ръбовете на опорите; ( )2;2min, 21 thaa = са по-малките стойности от половината широчина на съответната опора или полови-ната от височината на гредата.
2. Натоварване (товарни въздействия) Натоварването върху гредата е от козирката, тухления зид върху гредата и собс-
твеното тегло на гредата.
гл. ас. д‐р инж. Васил Кърджиев Стр. 47
2.1. изчислителни товарни въздействия върху козирката
• равномерно разпределено изчислително постоянно въздействие
– собствено тегло ст.бет. плоча – ]kN/m[........35,1.25 2, =msh ;
– собствено тегло мазилка 2 cm – ]kN/m[........35,1.18.02,0 2= ;
– собствено тегло циментова замазка – ]kN/m[........35,1.20 2,зам =mh ;
– собствено тегло хидроизолация (3 пласта) – ]kN/m[........35,1.20,0 2= ;
– собствено тегло филц (защитен пласт) – ]kN/m[........35,1.16. 2,филц =mh ;
]kN/m[........ 2, =Σ=dcg .
• концентрирано изчислително постоянно въздействие от стоманобетонен об-ратен борд
– собствено тегло стоманобетонен борд – ]kN/m'[........35,1.25 =bbbh ; – собствено тегло мазилка 2 cm – ]kN/m'[........35,1.18..02,0.2 =bh ; – собствено тегло стоманобетонна шапка – ]kN/m'[........35,1.25,0 = ;
]kN/m'[........, =Σ=dbG .
• равномерно разпределено изчислително експлоатационно въздействие Тъй като козирката е без възможност за външен достъп, то за експлоатационно
въздействие се приема кратковременното натоварване от сняг. Отчита се характе-ристичната му стойност sk от Наредба №04/3 в зависимост от района, в който е си-туирана сградата. Коефициентът за натоварване от сняг е γf = 1,50. Следователно изчислителното експлоатационно натоварване e:
]kN/m[........ 2, == fkdc sq γ .
При определяне на експлоатационното въздействие върху козирката не се отчи-та монтажен товар, тъй като неговата стойност е пренебрежимо малка в сравнение с натоварването от сняг.
2.2. изчислителни товарни въздействия върху гредата
– собствено тегло стоманобетонна греда: ]kN/m'[........35,1.25.. =bh ; – собствено тегло тухлен зид: ]kN/m'[........35,1.16. =wwbН ; – собствено тегло двустранна мазилка: ( ) ]kN/m'[........35,1.1802,0.2 =+ hНw ;
]kN/m'[........, =Σ=dbg .
гл. ас. д‐р инж. Васил Кърджиев Стр. 48
3. Статическо изчисление 3.1. статическо решение за козирката Статическата схема на козирката е конзола, запъната в оста на гредата и натова-
рена с равномерно разпределените постоянни и експлоатационно товарни въздейс-твия и концентрираната сила от стоманобетонния борд.
( ) ( )( ) .]kN/m'[.....
;]kNm/m'[.....5,0
,,,
,,,
=+=
=++=
cdcdcEdc
ccdcdcEdc
lqgVbllqgM
3.2. за гредата – определяне огъващия момент и напречната сила
[kN].22
[kNm];88
,,
2,
2,
effEdceffdbEd
effEdceffdbEd
lVlgV
lVlgМ
+=
+=
3.3. за гредата – определяне на усукващия момент
[kNm].5,0 effTEd lmT =
4. Оразмеряване Извършва се на принципа на суперпозицията за действащите разрезни усилия. 4.1. Оразмеряване по нормални сечения (за огъващ момент) – МЕd Полезната височина на сечението се получава аналогично на гредата на две
опори: [ ]mm4522010252, −≈−−−=−−−= hhchd swwnom φφ .
Определя се ефективната широчина на плочата в натисковата зона:
{ }111, ;2,0;1,02,0min bllbbbbb effeffeffeff ++=+= ;
където е отчетено, че l0 = leff за греда на две опори, а разстоянието b1 = lc e светлата дължина на конзо-лата.
Оразмеряването е аналогично на това при гредата на две опори. Получава се не-
обходимата опънна армировка за поемане на действащия огъващ момент MEd, която означаваме с Аs,M [cm2].
4.2. Оразмеряване по наклонени сечения (за напречна сила) – VЕd Оразмеряването е аналогично на това при гредата на две опори. Определя се
наклонът на натисковите диагонали θ, който трябва да е в границите от 22º до 45º, както и отношението Аsw,V/sw за действащата напречна сила в гредата.
4.3. определяне на допълнителното усилие в надлъжната опънна армировка Допълнителната сила в надлъжната армировка е θctg5,0 Edsd VF =Δ .
4.4. проверка на срязването между стебло и пояс при плочогредови сечения Проверката се извършва аналогично на тази при греда на две опори.
4.5. оразмеряване за действащия усукващ момент Процедурата за обичайния случай е следната
гл. ас. д‐р инж. Васил Кърджиев Стр. 49
1) Привеждане на правоъгълното напречно сечение на гредата към екви-валентно кухо сечение.
Ефективната дебелина на стената на еквивалентното кухо сечение се определя по:
( ) [mm]2;2
max2;max⎭⎬⎫
⎩⎨⎧
+=
⎭⎬⎫
⎩⎨⎧= c
hbbhc
uAtef ,
където А е общата площ на сечението, u е външният му периметър, а с е раз-стоянието между ръба на сечението и центъра на тежестта на надлъжната армировка в гредата.
Площта на фигурата между осевите линии на свързаните помежду си
стени, включително вътрешната кухина е ( )( ) ]mm[ 2
21 efefk thtbzzA −−== . А периметърът, съответстващ на площта Аk е
( ) ( ) mm][222 21 efk thbzzu −+=+= .
2) Проверка за достатъчност на напречното сечение. Проверява се дали е спазено условието
0,1max,max,
≤+Rd
Ed
Rd
Ed
VV
TT
,
където ТRd,max е максималната стойност на усукващия момент, който може да се по-еме от напречното сечение на гредата. Определя се по формулата:
( ) θθθθν cossin25018,0cossin2max, efkckckefkcdRd tAfftAfT −== , където е отчетено, че ( )25016,0 ckf−=ν .
За получаване на граничната стойност наклона на натисковите диагонали се приема θ = 45º.
Аналогично при θ = 45º се получава и граничната напречна сила, която може да се поеме от напречното сечение:
( ) θθ cossin250136,0max, ckckRd ffbdV −= . Ако условието не е изпълнено, трябва де се увеличат някои от размерите на се-
чението, като се спазва препоръката 4/ ≤bh .
3) Определяне на необходимата надлъжна армировка за едновременното действие на огъващия и усукващия моменти
Общата площ на надлъжната армировка TsA ,Σ за поемане на действащия усук-ващ момент се определя по формулата:
][mm739,1
ctg2
ctg 2,
ykk
kEd
ydk
kEdTs fA
uTfA
uTA
θθ==Σ .
гл. ас. д‐р инж. Васил Кърджиев Стр. 50
където за наклона на натисковите диагонали се приема стойността, получена при оразмеряването на гредата за напречни сили. При приемане на граничната стойност θ = 45º се получава минималното количество необходима надлъжна армировка за поемане на действащия усукващ момент.
Получената обща площ на надлъжната армировка се разпределя равномерно по пе-риметър uk. С цел ограничаване на пукнатините от усукване, надлъжните пръти трябва да се разполагат така, че във всеки ъгъл да има поне един прът, а останалите да са рав-номерно разпределени по външния периметър на стремената, като осовото разстояние между тях не надвишава 350 mm. Така получения брой на армировъчните редове по ви-сочина на сечението се означава с nef (в случая, изобразен на фигурата – nef = 4).
Окончателно сумарната надлъжна армировка, разположена в опънната зона,
се получава: ][mm2
,, MsefTss AnAA +Σ= .
Получената армировка трябва да бъде по-голяма от необходимата мини-мална за огъване:
{ } dbffA wykctms 0013,0;26,0maxmin, = .
4) Определяне на необходимата напречна армировка за едновременното действие на усукващия момент и напречната сила
Площта на един срез на вертикалната напречна армировка, необходима за пое-мане на действащия усукващ момент се определя по формулата:
]/mm[mm739,1
tg2
tg 2,
ykk
Ed
ydk
Ed
w
Tsw
fAT
fAT
sA θθ
== ,
където за наклона на натисковите диагонали се приема стойността, получена при оразмеряването на гредата за напречни сили. При приемане на граничната стойност θ = 45º се получава максималното количество необходима напречна армировка за поемане на действащия усукващ момент.
Общата напречна армировка, необходима за поемането на едновременното действие на усукващия момент и напречната сила при конструиране на двусрезни стремена (n=2) е:
]/mm[mm2,,,
w
tsw
w
Vsw
w
totsw
snA
sA
sA
+= .
Следователно при избран диаметър на стремената със съответната площ на нап-речно сечение Asw1 при n–срезни стремена разстоянието между тях се получава:
][mm,
1
wtotsw
sww sA
nAs ≤ ,
като обикновено n = 2 (двусрезни стремена) Максималното разстояние между стремената в надлъжно направление е:
( )][mm8
75,0minmax,
⎪⎩
⎪⎨⎧
≤=
hbbu
dsw .
Проверява се така приетата напречна армировка дали е по-голяма от минимално допустимата:
yk
ckw
w
sww f
fbs
nA 10,0min,
1 =≥= ρρ .
гл. ас. д‐р инж. Васил Кърджиев Стр. 51
5. Конструиране на армировката При греди, подложени на усукване, армировката трябва да се състои от надлъж-
ни пръти, равномерно разпределени по периметъра на сечението и двойно затворе-ни стремена, разположени под ъгъл 90º.
При конструиране на затворените стремена, куките им трябва да навлизат в ядрото на бетонното сечение под ъгъл °135 с дължина на правия участък минимум wφ10 .
При греди, подложени на усукващи моменти се препоръчва цялата надлъжна арми-ровка да се закотви в крайните опори.
Необходимата дължина на закотвяне се определя аналогично както при гредата на две опори – за армировъчна стомана клас В500 и бетон клас С20/25 се получава
φ47=bdl . При закотвяне на опънната армировка в крайната опора получената закотвяща
дължина lbd може да бъде редуцирана като се използва израза: provsreqsbdreqbd AAll ,,, = ,
където As,prov е армировката, която се закотвя в опората на гредата, а As,req e необходима-та армировка в ръбовото напречно сечение се определя по:
efTsydsdreqs nAfFA ,, Σ+Δ= . Необходимо е да се провери дали горната армировка, необходима за поемане на
усукващия момент е с площ на напречното сечение { }bdAs 0013,0;25,0≥ , където As e сумарната армировка в опънната зона от усукване и огъване. Закотвящата й дължина в крайната опора се приема не по-малко от lbd /0,7 поради лошото сцепление заради позицията на пръта по време на бетонирането.
При греди с височина по-голяма от 600 mm за междинните пръти, разположени на разстояние по-малко от 300 mm от горния ръб на гредата закотвящата дължина се при-ема също като за лошо сцепление – lbd /0,7. А греди с височина по-малка от 600 mm това разстояние се получава h – 250 mm.
Надлъжната армировка в гредата със съответните конструктивни правила има вида: