• " onclick="window.open(this.href," win2 return false > Tisk
  • E-mailem

Tento článek je součástí projekčního kurzu Výpočet stavebních konstrukcí od nuly, který studenta učí správná volba návrhová schémata, sběr zatížení, modelování a výpočty stavebních konstrukcí. Využití CAD v rámci předmětu je záměrně minimalizováno tak, aby student porozuměl algoritmu návrhových akcí a naučil se navrhovat konstrukční prvky "ručně". Kurz brzy začíná, buďte první, kdo se dozví novinky – připojte se k naší komunitní skupině!

Příklad výpočtu železobetonového nosníku na kloubových podpěrách, na které působí rozložené zatížení

Tento tvar může mít až šest skupin výztuže na pole a výztuž se může lišit v závislosti na vzdálenosti. Tento modul má také pružný nosník pro nosníky o jednom poli. Na níže uvedeném snímku obrazovky můžete vidět dvě velká výběrová pole.

Na pravé straně této záložky jsou všechny požadované položky výztužné prvky, prvky pevnosti betonu a modulu pružnosti, údaje o smykové tyči, faktory redukce pevnosti a kritéria zamítnutí pro ověření. Tento modul rozděluje každé rozpětí na několik segmentů. Efektivní moment setrvačnosti pro každý segment se vypočítá pomocí skutečného neaktivního momentu na tomto segmentu. Modul tak vytváří velmi přesný model proměnné tuhosti nosníku na základě skutečných momentů.

Program kurzu

  1. Výztuž železobetonového nosníku. Výpočet železobetonových konstrukcí na působení ohybového momentu
  2. Výpočet železobetonových konstrukcí po šikmých řezech
  3. Výpočet kovových konstrukcí. Zkouška pevnosti ocelového sloupu v tlaku
  4. Základy rekonstrukcí budov a staveb. Vyztužení prvku kovového rámu

Jak funguje železobetonový nosník obdélníkový úsek? Jak provést test síly? Proč vzorce v SNiP vypadají takto?

Hranice stlačené zóny - v polici

U nosníků o více polích to ovlivní relativní tuhost každého nosníku. Rozložení momentu v několika úsecích tak bude provedeno správně. To ovlivní faktorizované momenty zatížení a průhyby a úroveň zatížení a odezvy zatížení.

Tato karta má několik vstupních prvků, které jsou konstantní pro všechny intervaly a některé z nich se mohou lišit v závislosti na časovém rozpětí. Tvar a rozměry průřezu jsou stejné pro všechna pole. Na pravé straně této záložky můžete zadat až 6 pruhů. Na každé sadě čárových kódů odkazuje na miniaturu s barvou označenou jako tečka nalevo od popisu sady.

Uvažujme jednoduchý (dělený, sklopný) nosník , na které se aplikuje jednotně rozložené zatížení :

Obrázek 1. Diagram ohybových momentů v prostém nosníku od rovnoměrně rozloženého zatížení

Jedná se o velmi běžný typ konstrukce. Například takové schéma výpočtu mohou mít podélné a příčné nosníky z prefabrikátů železobetonové konstrukce, rozponové konstrukce mostů, fragmenty monolitické podlahy atd.

Když se podíváte na horní, můžete si to přečíst jako "Horní lišta je nastavena 3 palce od spodní části paprsku." Všimněte si, že modul bude vědět, zda jsou pruhy v tahu nebo tlaku a zpracuje výpočty správně.

Prvek označený "Pozice tyče" Tento rozsah definuje počáteční a koncovou polohu konců tyčí vzhledem k levému konci každé odpovídající mezery. Pomocí těchto počátečních a koncových umístění můžete doladit rozložení panelu a dokončit oříznutí. Poznámka. Modul ohlásí chybu, pokud zjistí, že všechny segmenty paprsku nejsou plně zesíleny. Proto je nutné, aby výztuž byla definována tak, aby se zabránilo zcela nevyztuženým segmentům.

Působením zatížení \(q\) vznikají ohybové momenty ve všech nezajištěných úsecích nosníku. Tyto momenty jsou distribuovány podél paraboly: od nuly na podpěrách po maximum uprostřed. Maximální ohybový moment v samém středu nosníku má tabulkovou hodnotu:

\[(M_(\max )) = \frac((q(l^2)))(8).\quad (1)\]

Pro zajištění pevnosti takové konstrukce potřebuje projektant zkontrolovat první skupinu mezních stavů pro působení ohybového momentu a současně vyztužit taženou zónu nosníku pracovní výztuží. Podle pokynů konstrukčních norem (například SP 63.13330.2012 - aktualizovaná verze SNiP "Betonové a železobetonové konstrukce") je pevnost sekce žehlička betonový nosník obdélníkový průřez se poskytuje v případě, kdy ohybový moment od návrhového zatížení nepřekročí nosná kapacita nosníky:

To zahrnuje krátké segmenty na krajních koncích nosníku, kde kotva obvykle končí. Mějte na paměti, že tento modul je nástroj pro analýzu, nikoli nástroj pro vytváření detailů, takže byste se neměli pokoušet definovat armaturu jako začátek nebo konec, který nepřesahuje fyzický konec nosníku.

Žádné rozdíly od jiných materiálů. Tato sada karet poskytuje podrobné výsledky pro aktuální výpočet. Svislé záložky na levém okraji obrazovky umožňují vybrat tři hlavní oblasti dostupné pro kontrolu: výpočty, skica a diagram. Záložka Výpočty nabízí následující možnosti výsledků.

\[(M_(\max )) \le (M_(ult)) = (R_b)bx\left(((h_0) - \frac(x)(2)) \right);\quad x = \frac( ((R_s)(A_s)))(((R_b)b)),\quad (2)\]

  • \((R_b)\) - návrhová pevnost betonu v tlaku;
  • \((R_s)\) - návrhová pevnost výztuže v tahu;
  • \((A_s)\) - plocha průřezu pracovní výztuže.

Rozměry průřezu nosníku \(b\), \(h\), pracovní výška nosníku \((h_0)\) a výška tlakové zóny betonu \(x\) jsou uvedeny v následující obrázek:

Je možné změnit znamení sil, okamžiků?

Souhrnné výsledky poskytují podrobnosti o smyku, momentu a průhybu pro kombinace řídicích zatížení. Kombinace poskytují podrobné výsledky pro každý segment nosníku pro každou kombinaci zatížení. U trámů o více polích využívajících automatické nevyvážené vnořování v reálném čase mohou existovat tisíce řádků výsledků.

Uvidíte také efektivní moment setrvačnosti použitý v této oblasti. Modul se podíval na všechna rozpětí, která jste definovali, a hledal stejné výztužné rozvržení. Odstranil duplikáty a pro jednoduchost zde uvádí pouze unikátní průřezy. Odezva podpory zobrazuje odezvu pro každou podporu pro každý stav zatížení.


Obrázek 2. Co se děje v nosníku v mezním stavu

Vezměte prosím na vědomí, že v tento příklad v tlačené oblasti betonu není žádná výztuž. Pokud to tam projekt předpokládá (obrázek 3), bude mít zkouška pevnosti následující podobu:

\[(M_(\max )) \le (M_(ult)) = (R_b)bx\left(((h_0) - \frac(x)(2)) \right) + (R_(sc))( A"_s)\left(((h_0) - a") \vpravo);\quad x = \frac(((R_s)(A_s) - (R_(sc))((A")_s)))( ((R_b)b)),\quad (3)\]

Karta Náčrt poskytuje grafické znázornění aktuálně vytvářeného nosníku. Záložka Diagram nabízí možnost zobrazit diagramy smyku, momentu a průhybu pro vybrané kombinace zatížení. Autorovi se licenční poplatek neplatí. Zejména komerční uživatelé, stejně jako univerzity atd. jsou požádáni o registraci.

Ke stažení Nejnovější verze. Jsou možné následující výpočty. Rozdělení rozdělení podle daných rozměrů řezu, graf. a číselný výsledek výsledků. Výsledné řezné rozměry jsou určeny pro dané rozložení deformace. Zajištění bezpečnosti vypočítává maximální zatížení, které může průřez absorbovat.

  • \((R_(sc))\) - návrhová odolnost výztuže proti tlaku;
  • \(((A")_s)\) - plocha průřezu výztužných tyčí stlačené zóny.


Obrázek 3. Železobetonový nosník s výztuží v tahové a tlakové zóně v mezním stavu

Obecně je práce železobetonového nosníku při zatížení v mezním stavu rovnovážným stavem. Síly ve výztuži a betonu jsou vyvážené a tato podmínka se používá k určení výšky kompresní zóny betonu:

Rozměr, průřez volně volitelných skupin výztuže je přizpůsoben tak, aby bylo možné absorbovat napětí. Hodnoty průřezu, výpočet plochy průřezu, těžiště, povrchové momenty setrvačnosti a hlavní směr momentů setrvačnosti. Se znázorněným povrchem je možný jednoduchý a rychlý vstup a také změna průřezu. K dispozici jsou četné funkce, jako je tlačení, zrcadlení, otáčení atd. výsledky výpočtů jsou zobrazeny jak v digitální podobě, tak v různých grafických podobách.

\[\součet ((F_x) = 0:) \quad (R_s)(A_s) - (R_(sc))((A")_s) - (R_b)bx = 0.\quad (4)\]

\[\součet (M = 0:) \quad (M_(\max )) - (R_b)bx\left(((h_0) - \frac(x)(2)) \right) - (R_(sc) )((A")_s)\left(((h_0) - a") \right) = 0.\quad (5)\]

Vyřešením rovnice (4) vzhledem k \(x\) a nahrazením znaménka "=" v rovnici (5) znaménkem "≤ " se dostáváme ke standardní zkoušce pevnosti, zapsané v předpisech pro navrhování železobetonových konstrukcí.

Je možné shrnout momenty k jinému bodu?

Je to možné, ale účelnější by bylo "zbavit se" nějaké součásti a zjednodušit výpočty. Zpravidla se volí pracovní výztuž tahové zóny: protože bod, vůči kterému jsou momenty shromažďovány, se shoduje s těžištěm výztuže, rameno výslednice této výztuže je rovno nule.

Nové funkce ve verzích 6 a 7 Rychlé definování standardních průřezů. Správné zvážení ideálního zaměření v závislosti na volbě uživatele. U normálních průřezů je chyba zanedbatelná, pokud se tyto zářezy neberou v úvahu.

Funkce Undo: až 64krát lze poslední kroky resetovat, ale také obnovit. Z tohoto důvodu se nyní lze jednoduše změnit Konstrukční materiály pro všechny průřezy pouhým kliknutím. Výstup použitých stavebních materiálů vlevo dole.

Je možné změnit znamení sil, okamžiků?

Ano. Směry sil a momentů nehrají zásadní roli. Důležité je pouze dodržet zvolené znaménkové pravidlo v rámci jednoho výpočtu.

Ovládání jednotky

V tomto okamžiku téměř všechny začínající kalkulačky „zakopnou“. Zde je několik klíčových pravidel, která je třeba dodržovat:

Zpracování stavebních materiálů. Zadejte body nebo mnohoúhelníky nad seznamem. Vylepšení iteračních algoritmů pro dříve nekonvergentní příklady. Pohodlná definice limitu. Návrh libovolných výztužných skupin. Opravte a doplňte uvedené příklady.

Můžete definovat obdélníky, kruhy nebo libovolné mnohoúhelníky. K dispozici jsou také obecné ocelové profily. Možné jsou také měření vzdáleností a přepínatelné mřížky s odchytem.


Příklad: Šikmý ohyb pro předpjatý T-profil se 4 tažnými strunami ve dvou trubkách a přídavnou ocelovou výztuží.

  • délka nosníku (rozpětí), intenzita zatížení, síly a ohybové momenty - ve stejných měrných jednotkách, například: kN, cm, kN/cm, kNcm
  • všechny geometrické charakteristiky řezu - ve stejných měrných jednotkách, například: cm, cm 2
  • návrhové únosnosti musí být v souladu s jednotkami měření sil a geometrickými charakteristikami. Pokud jsou zvoleny [kN] a [cm], měly by být návrhové únosnosti převedeny z [MPa] na [kN/cm2], například: 450 MPa = 45,0 kN/cm2

Jedním z mála míst, kde je možné ponechat návrhové únosnosti v MPa, je vzorec pro stanovení výšky zóny tlačeného betonu. V ostatních případech by měly být tyto charakteristiky zredukovány na správné jednotky měření.

Zadávání jednoduchých železobetonových průřezů, např. definování obdélníku nebo kruhu. V případě složitějších příčných řezů, jako je tomu v případě desky zobrazené výše, se nejprve provede definice polygonálních bodů. Poté jsou připojeny k polygonu. Výztužné pruty jsou také definovány jako body, ve kterých je jim přiřazena plocha průřezu a chování materiálu. V zobrazeném příkladu jsou tažné prvky rovněž předem nataženy, čímž je simulováno předpětí.

Jak zjistit těžiště výztuže?

Definici těžiště rozebírá následující video.

Práce odpaliště železobetonového nosníku

Pokud se na okraji nosníku na obou stranách řezu objeví symetrické přesahy (jako deska), nosník se změní na T-nosník. Provoz takové konstrukce v mezním stavu se může vyvíjet podle dvou scénářů:

Základy výpočtu - lineární nebo nelineární vztahy napětí a deformací. Výše uvedené schéma ukazuje jako příklad vstupní masku pro různá napěťová vedení. Modrá křivka, čára s nominálními hodnotami materiálových vlastností. Tvrzení, smršťování a dotvarování, jakož i zvýšená přilnavost betonu v trhlinové tahové zóně lze uvažovat následovně. Zkratka: předpětí průřezu betonu nebo předpětí dotvarování výztuže: tahová čára betonu se natáhne faktorem.

  • neutrální osa prochází v polici a pouze její horní část je stlačena (obrázek 4)
  • neutrální osa prochází v žebru nosníku a stlačení je vystaveno celé přírubě a horní části žebra (obrázek 5)

Abyste pochopili, který skript použít, měli byste zkontrolovat:

\[(R_s)(A_s) \le (R_b) \cdot ((b")_f) \cdot ((h")_f) + (R_(sc))((A")_s).\quad (5 )\]

Pokud je podmínka splněna, pak se hranice stlačené zóny nachází v pásnici, jinak v hraně nosníku.

O tento faktor se tedy zvýší deformace a odpovídajícím způsobem se sníží modul pružnosti. Některá napětí zůstávají nezměněna. V případě velkých roztažností se pevnost v tahu snižuje, až dosáhne nuly, když ocel dosáhne své maximální meze toku.

Průřez: předpětí a předtlak se přiřadí k následnému dokončenému průřezu, takže při výpočtu celkového průřezu při zatížení betonem nedochází v této části k žádnému napětí. Nejběžnější stavební materiály jsou již uvedeny v tabulce. Odpovídající soubor však lze snadno upravit, aby bylo možné použít nové materiály z jiných oblastí. Viz také část „Nápověda“ v této části.

Hranice stlačené zóny - v polici

Pokud je stlačena pouze část T-příruby, zkouška pevnosti v ohybovém momentu bude:

\[(M_(\max )) \le (M_(ult)) = (R_b) \cdot ((b)_f) \cdot x\left(((h_0) - \frac(x)(2)) \right) + (R_(sc))((A")_s)\left(((h_0) - a") \right).\quad (6)\]


Obrázek 4. Práce T nosníku železobetonové konstrukce, pokud hranice stlačené zóny prochází v pásnici

Je možné shrnout momenty k jinému bodu?

Zde najdete další vysvětlení k tomuto tématu a také vypočítaný příklad. Pro převod mezi starými typy betonu a novým betonem se odkazuje na podtéma 9. Graf zobrazuje oblast tisku, tmavá. Čáry stejného přetvoření poskytují informace o směru ohybu.

Pokud nelze zaznamenat kombinaci velikostí řezu, graf zobrazí červený rámeček a odpovídající index bezpečnosti. Interaktivní režim je zajímavý zejména pro studenty nebo při navrhování průřezu. V tomto režimu se ihned po každé změně průřezu provede nový výpočet. Tato schopnost navíc dává studentům možnost okamžitě rozpoznat důsledky uživatelského chování. Na druhou stranu vám to také umožňuje "stavět", protože můžete rychle a snadno umístit a dimenzovat výztuž.

Jak vidíte, jedná se o starý test pevnosti, jen místo šířky obdélníkového průřezu se nyní používá šířka police na odpaliště.

Hranice stlačené zóny je v žebru

Tento scénář je zahrnut, pokud není splněna podmínka (5). V tomto případě má zkouška pevnosti v ohybovém momentu podobu:

\[(M_(\max )) \le (M_(ult)) = (R_b)bx\left(((h_0) - \frac(x)(2)) \right) + (R_b)\left(( ((b")_f) - b) \vpravo)((h)_f)\vlevo (((h_0) - \frac((((h)_f)))(2)) \vpravo) + ( R_(sc))((A")_s)\left(((h_0) - a") \vpravo).\quad (7)\]

Počáteční bod útočící normálové síly se změní pro dvojitý symetrický průřez podpory. Z jednoosého ohybu s normálovou silou tedy vychází dvouosý ohyb s normálovou silou. Kromě číselných vydání nabízí program také mnoho názorných grafických vydání.

Zde je také možné volné otáčení. Takže tyto čáry pak vytvářejí povrch klíčů s rozměrem síly. Zbarvení podoblastí je založeno na charakteristických podmínkách rozšíření. V modré oblasti již zisk na nejprotáhlejší straně překročil limit toku a limitu bylo dosaženo.


Obrázek 5. Práce T nosníku železobetonové konstrukce, pokud hranice stlačené zóny prochází v žebru

Podle tohoto scénáře musí být výška zóny stlačeného betonu určena podle následujícího vzorce:

\

Všimněte si dvou samostatných obdélníků zobrazených na obrázku 5 (vpravo). Znázorňují skutečné rozdělení průřezu na prvky pro určení únosnosti. Prvním prvkem je okraj nosníku, podmíněně prodloužený k horní části pásnice, tj. ve skutečnosti obvyklý obdélníkový průřez. Druhým prvkem jsou převisy stlačené police, podmíněně kombinované (protože jsou umístěny symetricky a spolupracují). Právě tato geometrie odpovídá vzorci (7), zavedenému do návrhových norem pro železobetonové konstrukce.

V červené oblasti se průřez zhruba zmenší. Průřezy jsou nutné pro výpočet existujících řezů nebo pro výpočty nadměrné deformace. Na druhou stranu lze vypočítat pouze čisté povrchové hodnoty. Pokud však existuje průřez, měly by být použity ideální průřezy různé materiály. U asymetrických řezů se určuje směr systému hlavní osy. Vypočítá momentální spojení křížového spasmu - Například pro následný výpočet nelineární deformace s jinými programy.

Příště se naučíme vypočítat železobetonové konstrukce na působení příčných sil. Hodně štěstí!

Zdroje informací

  1. Pravidla SP 63.13330.2012. Betonové a železobetonové konstrukce. Základní ustanovení. Aktualizované vydání SNiP 52-01-2003 / NIIZhB im. A. A. Gvozdeva. - M.: 2011. - 156 s.
  2. Návrh a výpočet železobetonových a kamenných konstrukcí: Proc. pro stavbu. specialista. univerzity / N. N. Popov, A. V. Zabegajev. - M.: Vyšší. škola, 1989. - 400 s.
  3. Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí. Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro budovy / EN 1993-1-1:2005 i pravidla pro spory / - K .: Minregionbud of Ukraine, 2011. - 150 s.)
  4. Pravidla SP 16.13330.2011. Ocelové konstrukce. Aktualizované vydání SNiP II-23-81* / TsNIISK im. V. A. Kucherenko. - M.: Ministerstvo pro místní rozvoj, 2011. - 173 s.
  5. EN 1990 Eurokód - Základy navrhování konstrukcí (Eurokód: Základy navrhování konstrukcí. Nastanova / National Standard of Ukraine DSTU-N B V.1.2-13:2008 (EN 1990:2002, IDN) / - K .: Minregionbud of Ukraine, 2009. - 204 s.)
  6. SNiP 2.05.03-84*. Mosty a roury / - M .: CITP Gosstroy SSSR, 1985. - 200 s.
  7. Pravidla SP 20.13330.2011. Zatížení a nárazy. Aktualizované vydání SNiP 2.01.07-85* / TsNIISK im. V. A. Kucherenko. - M.: Ministerstvo pro místní rozvoj, 2011. - 96 s.

Navzdory skutečnosti, že továrny na železobetonové výrobky vyrábějí velké množství hotových výrobků, je stále někdy nutné vyrobit železobetonový podlahový nosník nebo železobetonový překlad svépomocí. A při stavbě domu na pevné bednění se bez něj prostě neobejdete. Téměř každý viděl montážníky dávat do bednění nějaké kusy železa a skoro každý ví, že jde o výztuž, která zajišťuje pevnost konstrukce, ale je dobré si určit počet a průměr výztuže nebo průřez profilů válcovaných za tepla kladených v železobetonové konstrukce jako výztuž.to dokážou jen technologové. Železobetonové konstrukce, přestože se používají již více než sto let, stále zůstávají pro většinu lidí záhadou, přesněji ne konstrukce samotné, ale výpočet železobetonových konstrukcí. Zkusme nad tímto tématem pozvednout závoj tajemství na příkladu výpočtu železobetonového nosníku.

Jakýkoli výpočet stavební konstrukce obecně a železobetonové nosníky zvláště sestávají z několika stupňů. Nejprve se určí geometrické rozměry nosníku.

Fáze 1. Určení délky nosníku.

Nejjednodušší je vypočítat skutečnou délku paprsku. Hlavní věc je, že předem známe rozpětí, které by měl trám pokrývat, a to už je velká věc. Rozpětí je vzdálenost mezi nosnými stěnami u podlahového trámu nebo šířka otvoru ve stěně u překladu. Rozpětí je vypočtená délka nosníku, skutečná délka nosníku bude samozřejmě větší. Protože paprsek nemůže viset ve vzduchu (ačkoli skuteční vědci přesto dosáhli určitého úspěchu v antigravitaci), znamená to, že délka paprsku musí být větší než rozpětí o šířku podpěry na stěnách. A přestože se všechny další výpočty dělají podle vypočtené, a nikoli podle skutečné délky nosníku, je stále nutné určit skutečnou délku nosníku. Šířka podpěr závisí na pevnosti konstrukčního materiálu pod trámem a na délce trámu, čím pevnější je konstrukční materiál pod trámem a čím menší je rozpětí, tím menší může být šířka podpěry. Teoreticky je možné vypočítat šířku podpěry se znalostí materiálu konstrukce pod podpěrou stejným způsobem jako samotný trám, ale obvykle to nikdo nedělá, pokud je možné trám podepřít o cihlu, kámen a betonové (železobetonové) stěny o 150-300 mm s rozpony 2-10 metrů. U stěn z dutých cihel a škvárových tvárnic může být vyžadován výpočet šířky podpěry.

Vezměme například hodnotu vypočtené délky nosníku = 4 m.

Fáze 2. Předběžné stanovení šířky a výšky nosníku a třídy (třídy) betonu.

Tyto parametry nám nejsou přesně známy, ale měly by být nastaveny tak, aby bylo s čím počítat.

Pokud se jedná o překlad, pak je logické z konstrukčních důvodů provést překlad o šířce přibližně rovné šířce stěny. U podlahových nosníků může být šířka jakákoliv, ale obvykle se bere minimálně 10 cm a násobek 5 cm (pro snadnější výpočet). Výška nosníku se bere ze strukturálních nebo estetických hledisek. Například pro cihelné zdivo je logické vytvořit propojku 1 nebo 2 výšky cihel, pro škvárový blok - 1 výšku škvárového bloku a tak dále. Pokud budou podlahové trámy viditelné po dokončení stavby, pak je také logické, aby výška trámu byla úměrná šířce a délce trámu a také vzdálenosti mezi trámy. Pokud budou stropní nosníky betonovány současně s podlahovou deskou, pak bude celková výška nosníku ve výpočtech: pohledová výška nosníku + výška monolitické podlahové desky.

Vezměme například hodnoty šířka = 10 cm, výška = 20 cm, třída betonu B25.

Fáze 3. Definice podpor.

Z hlediska pevnosti materiálů nezáleží na tom, zda se bude jednat o překlad nad dveřním či okenním otvorem nebo podlahový trám. Ale jak přesně bude paprsek spočívat na stěnách, je velmi důležité. Z hlediska stavební fyziky lze jakoukoli skutečnou podporu považovat buď za kloubovou podporu, kolem které se nosník může podmíněně volně otáčet, nebo za tuhou podporu. Jinými slovy, tuhá podpora se nazývá sevření na koncích nosníku. Proč je věnována tolik pozornosti nosníkovým podpěrám, bude zřejmé níže.

1. Paprsek na dvou kloubové podpěry.

Pokud je železobetonový nosník instalován v konstrukční poloze po výrobě, je šířka podpěry nosníku na stěnách menší než 200 mm, přičemž poměr délky nosníku k šířce podpěry je větší než 15/1 a návrh nosníku nepočítá s vetknutými díly pro tuhé spojení s jinými konstrukčními prvky, pak takový železobetonový nosník musí být jednoznačně uvažován jako nosník na kloubových podpěrách. Pro takový paprsek se používá následující symbol:

2. Nosník s pevným sevřením na koncích.

Je-li železobetonový nosník zhotoven přímo na místě montáže, lze takový nosník považovat na koncích za sevřený pouze v případě, že nosník i stěny, na kterých nosník spočívá, jsou betonovány současně nebo při betonáži nosníku jsou zapuštěné díly určené pro pevné spojení s jinými konstrukcemi prvků. Ve všech ostatních případech je nosník považován za ležící na dvou kloubových podpěrách. Pro takový paprsek se používá následující symbol:

3. Vícepolový nosník.

Někdy je nutné vypočítat železobetonový podlahový nosník, který pokryje dvě nebo dokonce tři místnosti najednou, monolitický železobetonová podlaha podél několika podlahových trámů nebo překladu přes několik sousedních otvorů ve zdi. V takových případech je nosník považován za vícepolový, pokud jsou podpěry kloubově spojeny. U pevných podpor nezáleží na počtu polí, protože podpory jsou tuhé, pak lze každou část nosníku považovat a vypočítat jako samostatný nosník.

4. Konzolový nosník.

Trám, jehož jeden nebo dva konce nemají podpěry a podpěry jsou v určité vzdálenosti od konců trámu, se nazývá konzolový. Například podlahovou desku nad základem, vyčnívající o několik centimetrů nad základ, lze považovat za konzolový nosník, kromě toho lze za překlad považovat i překlad, jehož nosné části jsou větší než l/5 konzolový nosník a tak dále.

Fáze 4. Určení zatížení nosníku.

Zatížení nosníku může být velmi různorodé. Z hlediska stavební fyziky je statickým zatížením vše, co nehybně leží na trámu, přibité, přilepené nebo zavěšené na trámu. Všechno, co chodí, plazí se, běhá, jezdí a dokonce padá na kladinu – to všechno jsou dynamické zátěže. Zatížení může být soustředěno např. osoba stojící na trámu, nebo kola automobilu spočívající na trámu dlouhém 3 a více metrů lze podmíněně považovat za soustředěné zatížení. Koncentrované zatížení se měří v kilogramech, přesněji v kilogramových silách (kgf) nebo v Newtonech.

Ale cihly, škvárové tvárnice nebo jakýkoli jiný materiál ležící na překladu, stejně jako podlahové desky, sníh, déšť a dokonce vítr, zemětřesení, tsunami a mnoho dalšího, lze považovat za rozložené zatížení působící na překlad nebo podlahový nosník. Kromě toho může být rozložené zatížení rovnoměrně rozloženo, rovnoměrně a nerovnoměrně se mění po délce atd. Rozložené zatížení se měří v kgf/m², ale ve výpočtech se používá hodnota rozloženého zatížení na běžný metr, protože při vykreslování diagramů ohybových momentů se nebere v úvahu výška ani šířka nosníku, ale pouze bere se v úvahu délka paprsku. přeložit metrů čtverečních v běžeckém oblečení není těžké. Pokud se počítá s podlahovým nosníkem, pak se rozložené zatížení celkem logicky vynásobí vzdáleností mezi osami podlahových nosníků. Pokud je určeno zatížení překladu, pak lze hustotu materiálu konstrukce ležící na překladu vynásobit šířkou a výškou konstrukce.

Čím přesněji vypočítáme zatížení působící na nosník, tím přesnější bude náš výpočet a tím spolehlivější bude konstrukce. A pokud je u statického zatížení vše víceméně jednoduché, pak dynamické zatížení je dynamické, protože nestojí na místě a snaží se nám zkomplikovat již tak obtížný výpočet. Na jedné straně by se měla konstrukce počítat s nejnepříznivější kombinací zatížení, na druhé straně teorie pravděpodobnosti říká, že pravděpodobnost takové kombinace zatížení je extrémně malá a počítající konstrukci s nejnepříznivější kombinací zatížení znamená neefektivní plýtvání stavebními materiály a lidskými zdroji. Dům postavený podle všech pravidel a schopný odolat téměř všemu, včetně jaderného úderu, si nikdo jiný než šílený milionář nekoupí, je příliš drahý. Proto se při výpočtu konstrukcí používají dynamická zatížení s různými korekčními faktory, které berou v úvahu pravděpodobnost kombinace zatížení, ale jak ukazuje praxe, není možné vzít v úvahu vše. Budovy, které se zřítí během zemětřesení, hurikánů, tsunami a dokonce i silného sněžení, jsou toho živým potvrzením. Abychom nějak usnadnili život nejen procesním inženýrům, ale i běžným lidem, je obvyklé počítat mezipodlažní podlahy pro distribuované zatížení 400 kg / m2 (bez zohlednění hmotnosti podlahové konstrukce). Tato distribuovaná zátěž bere v úvahu téměř všechny možné kombinace zatížení podlahy v obytné budovy, přesto nikdo nezakazuje počítat stavby na b Ó těžká zatížení, například pokud bude na železobetonové nosníky položeny velmi těžké překrytí, například železobeton duté desky přidat dalších 300-330 kg/m², ale zastavíme se na 400 kg/m². Samozřejmě by se dalo zjednodušeně říci, že budeme počítat nosník pro rozložené zatížení 400 kg / m.p s krokem mezi nosníky 1 metr, ale byl bych rád, abyste měli alespoň přibližnou představu, kde se tento údaj vzal.

Etapa 5. Stanovení maximálního ohybového momentu působícího na průřez nosníku.

Vše závisí na tom, jaká zatížení na nosník působí, jaké má nosník a kolik má rozpětí, některé typy nosníků uvažované v kroku 2 jsou staticky neurčité, a i když si vše lze spočítat sami, nebudeme se pouštět do teorie, pro nejtypičtější případy je jednodušší použít hotové vzorce.

Příklad výpočtu železobetonového nosníku na kloubových podpěrách,
která je vystavena rozložené zátěži.

Maximální ohybový moment nosníku ležícího na dvou kloubových podpěrách a v našem případě podlahového nosníku spočívajícího na stěnách, na který působí rozložené zatížení, bude uprostřed nosníku:

Mmax = (ql²)/8; (5.1)

Na rozpětí 4m M max = (400 4²) / 8 = 800 kg m

Fáze 6. Předpoklady výpočtu:

Výpočet pevnosti prvků železobetonových konstrukcí se provádí pro normální a šikmé řezy k podélné ose v nejvíce namáhaných místech (k tomu jsme určili hodnotu momentu). Železobeton je kompozitní materiál, jehož pevnostní vlastnosti závisí na mnoha faktorech, které je obtížné přesně zohlednit při výpočtu. Beton se navíc dobře chová v tlaku díky své relativně vysoké pevnosti v tlaku, zatímco výztuž funguje dobře v tahu a výztuž může v tlaku bobtnat. Proto je návrh železobetonové konstrukce redukován na definici stlačených a natažených zón. V napínacích zónách je instalována výztuž. Přitom výška stlačených a natažených zón není předem známa, a proto by měly být použity obvyklé způsoby výběru řezu, a to jak u dřevěného popř. kovový nosník, to nebude fungovat. Na základě nashromážděných zkušeností s výpočtem a provozem železobetonových konstrukcí bylo vyvinuto několik výpočtových metod. Následující je jeden z nich, založený na následujících konstrukčních předpokladech:

Pevnost betonu v tahu se předpokládá nulová;
- předpokládá se, že odolnost betonu vůči tlaku je rovnoměrně rozložená, rovná se R pr (Rb podle nového SNiP);
- maximální tahová napětí ve výztuži se rovnají návrhové pevnosti v tahu R a (Rs podle nového SNiP);
- tlaková napětí v tahové a nenapínané výztuži se neberou více než návrhová pevnost v tlaku R a (Rsc podle nového SNiP);
- doporučuje se použít prvky takových průřezů, aby byla z výpočtu vypočtena relativní výška tlakové zóny betonu ξ=x/h 0 nepřekročila jeho limitní hodnotu ξR, při kterém nastane mezní stav prvku, když napětí v natažené zóně dosáhnou návrhové únosnosti R a. Okrajová podmínka má tvar

x ≤ ξ R h o nebo ξ ≤ ξ R (6.1)

Hodnota ξR se určuje podle vzorce:

Ó- charakteristika stlačené zóny betonu, určená pro těžký beton a beton na porézním kamenivu podle vzorce:

ξ o \u003d a - 0,008 R pr; (6.3)

kde R pr odebíráno v MPa; součinitel A= 0,85 pro těžký beton a a = 0,8 pro beton na porézním kamenivu.

Hodnota napětí σ A ve výztuži se předpokládá při 0,002E A = 400 MPa rovné pro výztuž tříd:

A-I, A-II, A-III, B-I a Bp-1: (R a - σ o);

A-IV, At-IV, A-V, At-V, At-VI, B-II, Bp-II a K-7: (R a + 400 - σ 0),

Ra- návrhová odolnost výztuže v tahu s přihlédnutím ke součinitelům podmínek provozu výztuže m a,Ó- hodnota předpětí výztuže se zohledněním ztrát u faktoru přesnosti tahu m t< 1 .

Pokud se při výpočtu ohybových prvků bere v úvahu koeficient pracovních podmínek betonu mbl = 0,85, pak se 500 dosadí do vzorce (6.2) místo 400.

Další výpočty provedeme pro nosník s klasickou (nepředepjatou) výztuží, přičemž průřez výztuže budeme počítat pouze pro spodní část nosníku, ve které působí tahová napětí, to vůbec neznamená, že v horní část výztužného nosníku (instalovaného z technologických důvodů) nebude, ale značně zjednoduší výpočet.


Při výpočtu prvků obdélníkového průřezu s jednou nepředepjatou výztuží (když je návrhová výztuž instalována pouze v tažené oblasti) můžete použít pomocnou tabulku 1 a vzorce:

M = A o bh² o R pr (6.4)

Fa = M/ηh nebo Ra (6.5)

A o \u003d x / h o (1 - x / 2 h o) \u003d ξ (1 -0,5 ξ) (6.6)

η \u003d (1 - x / 2h o) \u003d 1 - 0,5ξ (6.7)

poměr zesílení μ a procento vyztužení μ 100 (%) je určeno podle vzorců:

μ = Fa/bh o, nebo μ = ξR pr /R a (6.8)

μ% = 100μ (6.9)

Na základě zkušeností s navrhováním nákladově optimálních železobetonových výrobků se doporučuje vzít:

μ% = 1÷2%, ;ξ = 0,3÷0,4 - pro nosníky (6.10)

μ% = 0,3÷0,6%, ξ = 0,1÷0,15 - pro podlahové desky (6.11)

Stůl 1.Údaje pro výpočet ohýbaných prvků obdélníkového průřezu, vyztužených jednoduchou výztuží (podle "Příručky pro navrhování betonových a železobetonových konstrukcí z těžkého a lehkého betonu bez předpínací výztuže (podle SNiP 2.03.01-84)")

Fáze 7. Výpočet průřezu výztuže.

Rozměry průřezu železobetonového nosníku a polohu výztuže si můžeme nastavit sami na základě technologických požadavků nebo jiných úvah. Například jsme se rozhodli, že trám bude mít výšku h = 20 cm a šířku b = 10 cm. A střed průřezu výztuže ode dna nosníku se obvykle odebírá do 2-3 cm Další výpočty provedeme při a = 2 cm Návrhová pevnost v tahu pro výztuž třídy A-III podle