Усилия в ригеле – изгибающий момент и поперечную силу получают в результате статического расчета, произведенного по правилам строительной механики, как упругой системы.
Опорные моменты ригелей определяются по формуле, при равномерно распределенной нагрузке:
M = (α ⋅ g + β ⋅ v)⋅ l 2 ,
где α и β – табличные коэффициенты, зависящие от схемы загружения ригеля нагрузками g и v, а также от отношения погонных жесткостей ригеля и стойки (колонны):
K = i ic
= I ⋅ lc l ⋅ Ic
Ведем расчет ригеля крайнего пролета средней рамы, поскольку порядок расчета остальных пролетов аналогичен. Значения изгибающих моментов в средних пролетах многопролетных рам принимают по среднему пролету трехпролетной рамы.
bh3l
K = c =
lb h 3
25 ⋅ 603 ⋅ 390
40⋅ 780 ⋅ 403
= 1,05
c c
Таблица 4.2
№ п/п
|
Схема загружения
|
М12=Мл , кН⋅м
|
М21=Мп , кН⋅м
|
1
|
|
-80,53
|
-116,32
|
2
|
|
-114,09
|
-120,61
|
3
|
|
11,41
|
-27,71
|
4
|
|
-101,05
|
-154,84
|
Комбинации нагрузок
|
1+2
|
-194,62
|
-236,93
|
1+3
|
-69,12
|
-144,03
|
1+4
|
-181,58
|
-271,16
|
Значения изгибающих моментов Мх в пролете на расстоянии х от левой опоры и поперечных сил Q на опорах определяются, как в балках, с учетом действительной нагрузки q и найденных по таблице опорных моментов при различных сочетаниях нагрузок:
x ql ⎛ x2 ⎞
M X = M Л + (М П − М Л ) +
l
⎜ x − ⎟
2 ⎝ l ⎠
QЛ ,П
= МП − МЛ
l
± ql
2
q=g+v или q=g , т.е. в зависимости от схем загружений для незагруженных пролетов должна учитываться только постоянная равномерно распределенная нагрузка.
Сечение в пролете ригеля, где возникает максимальный изгибающий момент Мu, определяется из условия Qx=dMx/dx=0 и находится на расстоянии xu от левой опоры.
x,м
|
Мх, кНм
|
1+2
|
1+3
|
1+4
|
добавочная эпюра
|
перераспределенная эпюра
|
q,кНм
|
47,8
|
21,01
|
47,8
|
0
|
-194,62
|
-69,12
|
-181,58
|
-9,52
|
-191,11
|
0,78
|
-67,99
|
-19,09
|
-59,67
|
-5,71
|
-65,39
|
1,56
|
29,57
|
18,16
|
33,15
|
-1,90
|
31,25
|
2,34
|
98,04
|
42,62
|
96,90
|
1,90
|
98,80
|
3,12
|
137,43
|
54,31
|
131,56
|
5,71
|
137,28
|
3,9
|
147,74
|
53,21
|
137,15
|
9,52
|
146,67
|
4,68
|
128,97
|
39,32
|
113,65
|
13,33
|
126,98
|
5,46
|
81,12
|
12,66
|
61,07
|
17,14
|
78,21
|
6,24
|
4,18
|
-26,79
|
-20,59
|
20,95
|
0,36
|
7,02
|
-101,84
|
-79,02
|
-131,34
|
24,76
|
-106,58
|
7,8
|
-236,93
|
-144,03
|
-271,16
|
28,57
|
-242,59
|
x u=Q Л/q Таблица 4.3
Вычисленные значения поперечных сил и максимальных пролетных моментов сведены в таблице 4.4
Таблица 4.4
Комбинация
нагрузок
|
Mлев, кНм
|
Mпр,
кНм
|
q, кН/м
|
Qлев, кН
|
Qпр, кН
|
xи, м
|
Ми,
кНм
|
1+2
|
-194,62
|
-236,93
|
47,80
|
181,00
|
-191,84
|
3,79
|
148,05
|
1+3
|
-69,12
|
-144,03
|
21,01
|
72,34
|
-91,54
|
3,44
|
55,40
|
1+4
|
-181,58
|
-271,16
|
47,80
|
174,94
|
-197,90
|
3,66
|
138,53
| Перераспределение изгибающих моментов в неразрезном ригеле
Усилия, полученные в результате расчета неразрезных железобетонных ригелей в предположении упругой работы материала, не всегда соответствуют действительным значениям. Поэтому их рассчитывают по методу предельного равновесия, который допускает образование в конструкции трещин и пластических шарниров в количестве, не приводящем ее в геометрически изменяемую систему, и учитывает перераспределение усилий в ней вследствие пластических деформаций материала.
После появления пластического шарнира при дальнейшем увеличении нагрузки происходит перераспределение изгибающих моментов между отдельными сечениями. При этом деформации в пластическом шарнире нарастают, но значение изгибающего момента сохраняется постоянным и равно тому значению, которое было достигнуто к моменту образования шарнира.
Перераспределение изгибающих моментов производится следующим образом. Построенные для невыгодных загружений эпюры моментов упругой системы выравнивают наложением на них добавочной эпюры, вызванной добавочным опорным моментом противоположного знака в пластическом шарнире.
Добавочная эпюра моментов строится как для упругой системы (прямоугольная в пролете). Значение добавочного опорного момента определяется исходя из условия не увеличения расчетных значений пролетных моментов и должно составлять не более 30 % значения выравниваемого
момента во избежание чрезмерного раскрытия трещин в сечении, где может образоваться пластический шарнир:
М * = −3⋅ М * = 3(М 1+2 − М 1+4 )= -3(148,05-138,53)= -3(-9,52)=28.56кНм
П Л и и
М * ⋅100%
М
14
П ≤ 30% 28.56*100%/271,16=10.53<30%
П
где
М * , М *
– ординаты добавочной эпюры моментов соответственно на левой и
П Л
правой опорах.
Значения ординат добавочной эпюры в пролете определяется по следующему выражению:
М * = (М * − М * ) х + М *
Х П Л l Л
Суммирование основной и добавочной упругих эпюр дает перераспределенную эпюру. Принимая во внимание по всей длине ригеля лишь наибольшие положительные и отрицательные ординаты, получают объемлющую эпюру изгибающих моментов.
Поскольку отрицательные изгибающие моменты в ригеле по мере удаления от оси опор (т.е. колонн) снижаются, в качестве расчетных опорных моментов принимают момент сил по грани колонн:
Мгр, л
= М Л
2
=−158,42 кНм;
Мгр,п
= М П
− QП ⋅ hc = -198,56кНм
2
Таблица 4.5
Комбинация
нагрузок
|
Mл, кНм
|
Mп, кНм
|
Qл, кН
|
Qп, кН
|
Мгр,л кНм
|
Мгр,п кНм
|
1+2
|
-194,62
|
-236,93
|
181,00
|
-192
|
-158,42
|
-198,56
|
1+3
|
-69,12
|
-144,03
|
72,34
|
-91,54
|
-54,65
|
-125,72
|
1+4
|
-181,58
|
-271,16
|
174,94
|
-197,90
|
-146,60
|
-231,58
|
(1+4)*
|
-191,11
|
-242,59
|
179,82
|
-193,02
|
-155,14
|
-203,99
|
По данным таблиц строятся эпюры перераспределенных усилий для различных сочетаний нагрузок и устанавливаются расчетные значения изгибающих моментов (на опорах и в пролете) и поперечных сил. Причем для расчета прочности по сечениям, наклонным к продольной оси, принимаются значения поперечных сил ригеля, большее из двух расчетов: упругого расчета и с учетом перераспределения моментов, т.е. с учетом комбинации нагрузок 1+4; а при установлении расчетных значений моментов указанная комбинация нагрузок во внимание не принимается. Значения расчетных усилий приведены в сводной таблице 4.6
Таблица 4.6
расчетные
усилия
|
на крайней
опоре
|
на средней
опоре
|
в пролете
|
М , кНм
|
-155,14
|
-203,99
|
148,05
|
Q , кН
|
179,82
|
-197,90
|
-
|
Эпюры изгибающих моментов ригеля
а) основная (из упругого расчета); б) добавочная; в) перераспределенная
Достарыңызбен бөлісу: |