Расчет монтажных устройств на прочность и устойчивость. Расчет изгибаемых и сжато-изгибаемых элементов

1. Прерывающуюся в стыках ненапрягаемую арматуру при определении прочности и устойчивости составных конструкций с сухими, клееными и бетонируемыми стыками в расчётах не учитывают. Положение центра тяжести в сечениях, проходящих через стык, определяют с учетом всей арматуры, в том числе и прерывающейся в них.

2. При расчете нормальных сечений составных конструкций к расчетному сопротивлению бетона на прочность вводят коэффициент условий работы ,учитывающий снижение прочности составных конструкций, при сухих и клееных стыках (нагружение до отверждения клея) вследствие концентрации напряжения в стыках и возникновения местных силовых полей, а при бетонируемых стыках - вследствие разницы в прочности материала блоков и заполнения стыков.

3. Значение коэффициента условий работы сухого стыка принимают равным 0,9.

4. В фермах при расположении сухих стыков только на торцах сжатых элементов коэффициенты и φ совместно не учитывают. При проверке прочности таких элементов в расчет вводят коэффициент условий работы ,а при проверке устойчивости формы -коэффициент φ.

5. При расчете наклонных сечений составных элементов с сухими стыками на изгибающий момент проверяют как плоские, так и ломаные сечения, частично проходящие через стык (рис. 3).

В расчете по косому сечению допускается учитывать работу только тех прерывающихся в стыке горизонтальных стержней арматуры, которые имеют достаточную длину заделки l.

6. Конструкции с клееными стыками рассчитывают на нагрузки, действующие до отверждения клея, как составные, а на нагрузки, действующие после отверждения клея, - как цельнопролетные (коэффициент условий работы ).

Рис. 1. Возможные разрезы при проверке прочности составной конструкции по наклонному сечению:
1-анкер обрывающегося пучка; 2-проверяемое сечение; 3-стык; 4- граница сжатой зоны; 5-центр тяжести сжатой зоны

7. Значение коэффициента условий работы клееных стыков до отверждения клея при рифленой торцевой поверхности блока принимают равным 0,90, а при гладкой поверхности, независимо от способа изготовления блоков, - 0,85.

8. Как цельнопролетные рассчитывают следующие конструкции с бетонируемыми плоскими и зубчатыми стыками:

- конструкции, в которых суточные температурные деформации и усадка бетона в период сборки не приводят к возникновению растягивающих напряжений в стыках (например, при навесной сборке конструкций);

- конструкции, имеющие в стыке обычную или напрягаемую арматуру в количестве, достаточном для воспринятая растягивающих температурных и усадочных напряжений, возникающих в стыках в процессе сборки;

- конструкции, при укрупнительной сборке которых принимают специальные меры, предотвращающие образование температурных и усадочных трещин по контакту бетона омоноличиванием с бетоном конструкции (установка стяжек и др.).

9. При расчете конструкций с бетонируемыми стыками на нагрузки, действующие в стадии натяжения арматуры и монтажа, значения коэффициента условий работы , учитывающего разницу в (прочности бетона конструкции и материала заполнения шва, принимают по графику рис. 2.

Рис. 2. Графики зависимости коэффициента условии работы бетонируемого шва от прочности материала, заполняющего шов:
1-шов δ=20-40 мм; 2-шов δ=70 мм; 3 - шов δ=200 мми более

Примечание. Значения коэффициента условий работы приведены для элементов сечения толщиной 12 см и более. При толщине менее 12 сми при наличии встыкуемых элементах отверстий для пропуска пучков значение коэффициента условий работы для шва толщиной 20-40 ммпринимают как для шва толщиной 70 мм, а для шва толщиной 70 мм - как для шва толщиной 200 мм.

10. Конструкции, в которых при укрупнительной сборке возможно образование в бетонируемом стыке температурных, усадочных или силовых трещин, рассчитывают как конструкции с сухими стыками.

В стадии натяжения арматуры и монтажа коэффициент условий работы принимают в таких конструкциях по графику (см. рис.2).

11. Прерывающуюся в стыках арматуру при расчете конструкций с бетонируемыми и клееными стыками по косому сечению учитывают так же, как в конструкциях с сухими стыками.

12. Изгибаемые элементы конструкции с сухими, клееными и бетонируемыми плоскими и плоскими с уступом, вертикальными или наклонными стыками проверяют на сдвиг по стыку. Конструкции с зубчатыми сухими, клееными и бетонируемыми стыками на сдвиг по стыку не проверяют.

13. Конструкции с плоскими, плоскими с уступом, сухими и бетонируемыми стыками проверяют на сдвиг по стыку на всех стадиях их работы, при этом конструкции с бетонируемыми стыками - только в том случае, если в них возможно появление усадочных, температурных или силовых трещин.

Плоские и плоские с уступом клееные стыки, напрягаемые до отверждения клея, проверяют на сдвиг только на тех стадиях работы конструкции, когда клей неотвержден. После отверждения клея стыки проверяют на сдвиг только при работе конструкции в стадии эксплуатации.

Примечание. Проверка на сдвиг по стыку после отверждения клея является условной. Цель проверки - обеспечить работоспособность составной клееной конструкции на поперечные силы ч случае потери сцепления клея с бетоном.

14. Стыки проверяют на сдвиг по формуле

Q _н ≤ m · μ _с · N _н ,

где Q _н - сдвигающее усилие в стыке от нормативной нагрузки (с учетом динамического коэффициента), кгс;

N _н- прижимающее усилие в стыке (с учетом динамического коэффициента), кгс;

μ _с - коэффициент трения в стыке;

m - коэффициент условий работы стыка при проверке на сдвиг.

15. Сдвигающее усилие в стыке Q _н определяют обычным способом.

При определении прижимающего усилия N _н, которое может быть введено в расчет при проверке стыка на сдвиг, учитывают только нормальное усилие N _нр, передающееся через ребро изгибаемой конструкции. В случае, когда Q _н > m · μ _с · N _нр, допускается учитывать нормальные усилия в прилегающих к ребру участках полок или уширений. Длина вводимых в расчет свесов полок или уширений b _пне должна превышать их толщины в месте примыкания к ребру.

16. Коэффициент трения бетона по бетону в сухом стыке независимо от вида поверхности стыкуемых торцов (рифленая, гладкая) и способов изготовления блоков (бетонирование «в торец», изготовление в опалубке со строганными торцами и др.) принимают равным 0,55.

Коэффициент трения в клееном стыке, включаемом в работу до отверждения клея, принимают равным:

при гладкой поверхности стыкуемых торцов - 0,15;

при рифленой поверхности одного из стыкуемых торцов - 0,20;

при рифленой поверхности обоих стыкуемых торцов - 0,30.

17. Коэффициент условий работы т при проверке стыка на сдвиг принимают равным 0,65.

Если при подсчете N _н учитывают не только нормальные усилия в ребре, но и нормальные усилия в полках проверяемого сечения, дополнительно проверяют стык на сдвиг с учетом только нормальных усилий в ребре. Коэффициент условии работы стыка т при этом допускается (принимать равным 0,8.

18. При проверке клееного стыка на сдвиг после отверждения клея коэффициент трения принимают равным 0,55, а коэффициент условий работы стыка т - равным 1,0. Учитывать при определении N _н нормальные усилия, действующие в полках сечения, в этом случае не допускается.

19. Элементы проезжей части с сухими и клееными стыками (до отверждения клея) проверяют на сдвиг по стыку от местных нагрузок, действующих в стадии монтажа и эксплуатации.

Стыки плиты проезжей части проверяют на сдвиг по формуле

Q _н ≤ m · μ _с · N _нп ,

гдe Q _н - поперечная сила в плите от действующих нагрузок на участке стыка длиной не менее пяти толщин плиты, кгс;

N _нп - нормальное усилие в плите на рассматриваемом участке стыка от действующих нагрузок, кгс;

μ _с - коэффициент трения в стыке;

m - коэффициент условий работы стыка на сдвиг (принимается равным 0,8).

20. Нижнюю плиту составных конструкций при ломаном или криволинейном очертании в вертикальной плоскости проверяют на изгиб в плоскости, перпендикулярной продольной оси плиты.

21. Нормальные напряжения, действующие в стыках составных конструкций, на разных этапах их работы, при расчете по формулам сопротивления упругих материалов подсчитывают общими методами.

Величины нормальных напряжений в сухих, клееных (до отверждения клея) и бетонируемых стыках составных конструкции не должны превышать соответствующих расчетных сопротивлении бетона, умноженных на коэффициент условии работы стыка на проверяемом этапе работы.

Расчет изгибаемых элементов.

1. Расчет изгибаемых элементов, обеспеченных от потери устойчивости плоской формы деформирования, на прочность по нормальным напряжениям следует производить по формуле

, (1)

где М - расчетный изгибающий момент;

R _и - расчетное сопротивление изгибу;

W _рас - расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента. Для цельных элементов W _рас = W _нт; для изгибаемых составных элементов на податливых соединениях расчетный момент сопротивления следует принимать равным моменту сопротивления нетто W _нт, умноженному на коэффициент k _w; значения k _w для элементов, составленных из одинаковых слоев, приведены в табл. 1. При определении W _нт ослабления сечений, расположенные на участке элемента длиной до 200 мм, принимают совмещенными в одном сечении.

Таблица 1

Обозначе­ние коэффициентов	Число слоев в элементе	Значение коэффициентов для расчета изгибаемых составных элементов при пролетах, м
			9 и более
		0,7	0,85	0,9	0,9
k w		0,6	0,8	0,85	0,9
		0,4	0,7	0,8	0,85
		0,45	0,65	0,75	0,8
k ж		0,25	0,5	0,6	0,7
		0,07	0,2	0,3	0,4

Примечание. Для промежуточных значений величины пролета и числа слоев коэффициенты определяются интерполяцией.

2. Расчет изгибаемых элементов на прочность по скалыванию следует выполнять по формуле

, (2)

где Q - расчетная поперечная сила;

S _бр - статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

I _бр - момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

b _рас - расчетная ширина сечения элемента;

R _ск - расчетное сопротивление скалыванию при изгибе.

3. Количество срезов связей n _с, равномерно расставленных в каждом шве составного элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил, должно удовлетворять условию

, (3)

где Т - расчетная несущая способность связи в данном шве;

М _А, М _В - изгибающие моменты в начальном А и конечном В сечениях рассматриваемого участка.

Примечание. При наличии в шве связей разной несущей способности, но одинаковых по характеру работы (например, нагелей и гвоздей), несущие способности их следует суммировать.

Расчет сжато-изгибаемых элементов

Сжато-изгибаемые элементы работают одновременно на сжатие и изгиб. Так работают, например, верхние пояса ферм, в которых кроме сжатия действует еще изгиб от междуузловой нагрузки от веса покрытия. В элементах, где сжимающие силы действуют с эксцентриситетом относительно их осей, тоже возникает сжатие с изгибом. Поэтому они называются также вне-центренно сжатыми.
В сечении сжато-изгибаемого элемента действуют продольные сжимающие силы N, от которых возникают равномерные напряжения сжатия и изгибающий момент М, от которого возникают и сжимающие, и растягивающие напряжения, максимальные в крайних волокнах и нулевые на нейтральной оси прямоугольного сечения. Напряжения сжатия складываются, а напряжения сжатия и растяжения вычитаются (рис. 3). Максимальные сжимающие напряжения возникают в крайних волокнах сечения в месте действия максимального изгибающего момента.

Рис. 3. Сжато-изгибаемый элемент: a — схема работы и эпюры изгибающих моментов; б — эпюры нормальных напряжений

Разрушение сжато-изгибаемого элемента начинается с потери устойчивости сжатых волокон, что обнаруживается появлением складок и повышенными прогибами, после чего элемент ломается. Такое разрушение частично пластично. Поэтому сжато-изгибаемые элементы работают более надежно, чем растянутые, и их

рекомендуется изготовлять из древесины 2-го сорта с расчетными сопротивлениями сжатию Rc = 13 или 15 МПа.

Расчет сжато-изгибаемого элемента производится на действие максимальных продольных сжимающих сил N и изгибающих моментов М от расчетных нагрузок по формуле

где N=М/1, а коэффициент A= 1 — Nk2/(3Q00RCA); Ма — это изгибающий момент с учетом дополнительного изгибающего момента, который возникает в результате прогиба элемента f от внешней нагрузки. При этом сжимающие продольные силы N начинают действовать с эксцентриситетом, равным /, и возникает дополнительный момент М = Nf. Этот дополнительный момент и учитывается коэффициентом, который зависит от продольной силы N, гибкости X расчетного сопротивления сжатию Rr и площади сечения А.
Сжато-изгибаемый элемент должен быть также проверен на прочность и устойчивость только при сжатии продольной силой в направлении из плоскости действия изгибающего момента. Проверки устойчивости плоской формы деформирования цельных сжато-изгибаемых элементов, как правило, не требуется.

 

Вопрос 34