Основы расчета строительных конструкций

                                                   Кіріспе.

     «Құрылыс конструкцияларын есептеу негіздері» пәніннен курстық жобаға арналған методикалық көрсеткіштер нормалары СНиП 2.03.01-83* «Бетонды және темірбетонды конструкциялар»  бойынша құрастырылады және «Ғимараттар мен үймереттерді салу және пайдалану» мамандығында оқитын студенттерге арналады.

     Методикалық көрсеткіштерде мысал ретінде қанқалы  ғимараттардың жобаланған конструкциялары; жинақталған панельді жаппалардың  элементтері; іргетастар; монолитті элементтердің қабырғалы жаппалары көрсетілген. 

1. Жобалау жайлы жалпы мәліметтер.

     Үш  қабатты ғимарат жертөле қабатымен  жоспарда осындай өлшемдер құрайды 21,6*54,0 м., және ұстындар торы 7,2*6,0 м.

     Қабаттар  биіктігі 4,8 м.

     Жеңіл бетоннан жасалған қабырғалы панельдер, ғимараттардың кіретін жерін рамамен қосып монолиттеп, тігінен орналасқан байланыстырушы диафрагмалар пайда болады. Жертөленің қабырғалары бетон блоктарынан. Ауыспалы жүктін нормативті мағынасы υ=5000Н/м², сонымен қатар қысқа уақытты жүктер υ=1500Н/м².,жүктін мықтылық коэфф. ɣ=1,2.

Ғимараттың тағайындалуы бойыша мықтылық коэфф. ɣⁿ=0,95. Қар жүктемесі 4 аудан бойынша. Температуралы шарттары жақсы 40% көп.

2. Жиналмалы жабынның конструктивті  схемасын топтау.

     Көлденең  рамалардың үш қатарлы ригелі, сыртқы және ішкі ұстындармен мықты байланысқан тіректер. Алдын-ала жүктелген жаппалардың екі түрі: қабырғалы және көп қуысты.

     Қабырғалы жабындар номиналды енімен алынады, 1400м тең; байланыстырушы жабындар ұстын қатарымен қойылады; жинақталған қабырғалы жабындар ригельдерге және болатты үстелдерге тіреледі, қарастырылған шеткі ұстындарға.

     Көп қуысты жабындар 2200мм номиналды енімен қабылданады; байланыстырушы распоркалардың ені 600мм, ұстындар бойымен орналасады және ригельдермен шеткі ұстындардағы үстельдерге тіреледі.

     Бойлық  бағыттағы ғимараттың мықтылығын тік  байланыстар қамтамасыз етеді, ұстындар әр қатарынан орташа аралықпен орнатылады.

     Ғимараттың  қатаңдығын  көлденең бағыттағы  система қамтамасыз етеді: аражабынға түсетін жел жүктемесі, көлденең қатқыл диск сияқты жұмыс жасайды, сыртқы қабарғаларға беріледі, тік байланыстырушы диафрагманың фукцияларын орындайды. 

3. Қабырғалы аражабынның шектеулі жағдайының бірінші  тобымен есептеу.

 

1. Есеп  салмақтары мен арқалық.

   Панельдің аралығын анықтау үшін:

   һ=(1/12)L=(1/12)720=600см;в=25см.

Ригельдің үстіне тірелетін есеп аралығы: L=L-в/2=6-0,25/2=5,88см7

     Салмақтар жиыны(1м²) бірінші кестеде келтірілген. Есеп салмағы 1м ұзындығына егер 1,4 м  ғимараттың қолдану коэфф. қоса  есептеледі тұрақты g=3,58*1,4*0,95=4,76кН/м. Толық g+υ=9,584*1,4*0,95=12,72кН/м.

   Нормативті  салмақ 1-ден g=3,18*1,4*0,95=4,25кН/м. Толық g+υ=8,18*1,4*0,95=10,9кН/м 6,68*1,4*0,95=8,9кН/м.

2. Есептік және нормативті салмақтардың жігері.

   Есептік салмақтар М=(g+υ)l²/8=12,72-5,88²/8=55кН*n

Q=(g+υ)l/2=12,72*5,88/2=37,5кН

     Нормативті  тұрақты және ұзақ уақытты салмақтан.

М=8,9*5,88²/8=38,5кНм

3. Жаппа қимасының өлшемдерін құрастыру.

   Алдын-ала  кернелген қабырғалы жаппаның бойынан  қиылған  h=L/20=588/20≈30cм; жұмыс істейтін ұзындық қимасы  hᶜ=h-a=30-3=27см ; көлденең қырдың астыңғы ені 7см.1-ші топтың күрделі жағдайдың есебінде тавердік тығыс енінің есебі h=5см; қарым-қатынас h/h=5/30=0,167˃0,1 есепке сөренің барлық ені кіреді в=136см; қырдың есеп ені в=2*7=14см.

Салмақ	Нормативті  салмақ	Салмақтын мықтылық коэфф.	Есептік салмақ Н/м²
Тұрақты -қабырғалы жаппа -цемент ертіндісінің  қабаты,δ=20мм. (ρ=2200кг/м³) -керамикалық  плитканың қабаты, δ=13мм(ρ=18кг/м³)	2500 440    240	1,1 1,3    1,1	2750 570    264
Сонымен:	3180		3584
Уақытша: Соның ішінде -ұзақ -уақытша	5000/2  3500 1500	1,2  1,2 1,2	6000  4200 1800
Толық: Соның ішінде -тұрақты(3180) -ұзақ(3500) -қысқа уақытты	8180  6680  1500	-  -  -	9584  -  -

 

4. Жаппа мен арматураның  мықтылық сипаттамасы.

   Алдын-ала  жүктелген қабырғалы жабын стержіндік арматурамен, электротермикалық тартумен пішімделеді  A-V класымен. Жаппаның жарықша тұрақтылығына 3-ші категория қажеттілігі қойылады. Атмосфералық қысым кезінде бұйымдар жылулық жөндеуге ұшырайды.

   Ауыр  бетон В25 кл.,қысылған армтураға  сәйкес келеді. 1-4 ұсынылу бойынша: призманың номативті қаттылығы R=R=18,5 МПа, есептік R=14,5 МПа; бетоның жұмыс жасау коэфф.ɣ=0,9; созылу кезіндегі номативті коэфф.R=R=1,60 МПа, есептік R=1,05 МПа; бпетоның бастапқы мықтылық модулі Е=30 000МПа. Бетонның қаттылығы R осылай орнатылады, δ/R≤0,75/R.

А-V класының көлденең арматура қырлары, нормативті қарсылық көрсетуі R=785МПа,есептік R=680 МПа; мықтылық модулі Е=190 000 МПа. Арматураның алдын-ала кернеулігі δ=0,6R=0,6*785=70 МПа.

     Шарттардың  орындауын тексереміз: электротермикалық  тарту  ∆ρ=30+360/6=90 МПа;δ+ ∆ρ=470+90=560<R=785 МПа - шарт орындалады.Шектік кернеудің аладын-ала ауытқуын осы формуламен анықтаймыз (2.25): 

∆γ_sp=0.5*p/σ(1+1/√n_p)=0.5*80/471(1+1/√2)=0.14 

     Мұндағы, n -  жаппаның стержіндік саны. Тартылу  нақтылығының коэфф. алдын-ала күрделі жағымды әсер етуі (2.24) ɣ=1-∆ɣ=1-0,16=0,84. Жарықшалар пайда болған кезде жаппаның жоғарғы жағында, қысу кезінде алынады ɣ=1+∆ɣ=1+0,16=1,16.

Тартылудың алдын-ала  кернеулілігі δ=0,84*470=385 МПа.

5. Жаппаның қимасының мықтылық есебі, көлденен оське дейін.

   М=55 кН*м. Тығыз зонадағы сөрелі тавердің қимасы. Есептейміз А=0,043.

 ХІІ ұсыныста  табамыз ξ=0,045;х= ξһ=0,045*27=1,20<5см. Нейтральді  ось тығыз сөреден өтеді: ɳ=0,98

     Тығыз зонаның мінездемесін ω=0,85-0,008R=0,85-0,008*0,9*14,5=0,75осы  формуламен есептейміз.

Шекаралы болттық қысылған зонаны шығару:

ξ=ω/[1+δs1/500(1-ω/1,1)]=0,75/[1+810/500(1-0,75/1,1)]=0,50.

     Мұндағы,δ=R+400-ɣ=680+400-270=810МПа; қортындыда формулаларды қабылдайды 500МПа, себебі ɣ<1. Алдын-ала кернеу толық  жоғалтулармен тең болуы керек  δ=0,7*385=270 МПа.

     Жұмыс шарттарының коэфф., арматураның күрделі қарсылық көрсетуі, күрделі шарт ағынынан үлкен формулаға сәйкес.

ɣ=ɳ-(ɳ-1)(2ξ/ξ-1)=1,15-(1,15-1)(2*0,045/0,50-1)=1,27>ɳ.

     Мұндағы,ɳ=1,15 – А-V арматураның класына сәйкес, ɣ=ɳ=1,15 қабылдаймыз.

     Созылған армтураның қимасын анықтаймыз:

А=М/(ɣRҺ)=5 500 000/(1,15*680*0,98*27*100)=2,65 см².

 Ауданымен  А=3,08 см² қабылдаймыз 2Ø14АV.

6. Жабын сөресінің жергілікті иілгіштігін анықтау.

   Аралық  қырдың үстінгі қабырғасының енің есептеу 9см. L=136-2*9=118см құрайды.жабын салмағы сияқты 1м² сөренің салмағы да қабылдануы мүмкін (g+υ)ɣ=9,584*0,95=9,1 кН/м².

   Иілгіш  момент ені 1м сызық үшін, қабырғаны  анықтаймыз: М=9,1*1,18²/11=1,15 кН*м.

     Қиманың жұмыс биіктігі һ=5-1,5=3,5 см. Арматура Ø 4 Вр-1 және R=370 МПа; А=115 000/0,9*14,5*100*3,6²*(100)=0,07; ɳ=0,96; А=115 000/370*3,5*0,96*(100) = 0,93 см² - 8 Ø 4 Вр-1 және А=1 см². Көлденен жұмыс істейтін арматураның торын қабылдаймыз Ø 4 Вр-1 қадаммен s =125 мм.

7. Қабарғалы жабының қимасы бойынша мықтылық есебі, көлденен оське дейін.

   Q=37,5 к Н. Есептік жобалау қисайған қиманың осьін формуламен есептейміз.

φ=2

Есептейміз 1+φ +φ =1+0,3+027=1,57>1,5;

М=В=φ (1+φ +φ )R bh =2*1,5*1,05*2*7*27²(100)=32*10 Н*см

Есептік қисайған қима

     Q=Q=Q/2,осыдан  с=в/0,5 Q=32*10 /0.5*37500=170см.>2һ =2*27=54см. Қабылдаймыз с=2 һ=54 см. Сонда Q=B/c=32*10/54=60*10³ H=60   kH>Q=37,5 Кн, сонымен, көлденен арматура есеп бойынша қажет емес. Тірек ауданында ұзындығы L/4 конструциямен орнастырылады Ø4 Вр-1 қадамымен S=3*h/4=3*30/4≈25см. Арматуралы канаттармен арматуралағандасортамент қолдану керек.

4. Қабарғалы жабынның күрделі жағдайының 2-ші тобы.

 

1. Берілген  қиманың геометриялық сипаттамасын осы  формулалар бойынша  анықтаймыз (2-28)(2-32).

   Берік модульдердің қарым-қатынасы υ=Е/Е=190 000/30 000=6,35.

Келтірілген қиманың  ауданы А =А+РА=1,36*5+14*25+6,35*3,08=1050 см².

     Төменгі шектін ішіне қиманың статикалық моментінің ауданы кіреді                        S =36*5+27,5+14*12,5+6,3*5,08*3=23 000 см³. Келтірілген қиманың төменгі шегінен ауырлық центріне дейін созылған қашықтық                                             J=S /A =23 000/1050=22 см.

Берілген қиманың  инерция моменті J=136*5³/12+136*5*5,5²+14*25³/12+14*2,5*9,5²+6,3+3,08*19²=91 200 см.

Төменгі зонада келтірілген қиманың қарсылық моменті W =J /J =91200/22=4150cм³.

Жоғарғы зонада келтірілген қиманың моменті  W =J /(h-J)=91 200/(30-22)=11 400см³.

     Ядролық нүтеден , жоғарғы зонадан алыстатылған , қиманың ауырлық центріне созылған қашықтық осыформула боыйнша анықталады(7-31), r=φ(W /A )=0,85(4150)/1050=3,35 см., және созылған зонадан аз алстатылған r=0,85(11 400/1050)=9,2 см.,мұндағы φ=1,6-G /R =1,6-0,75=0,85.

     Нормативті  жүктерден және бетоның есеп қарсылығына  қысуды көбейту 2-ші топтын жағдайы  үшін кернеудің бетондағы қарым-қатынасы 0,75-ке тең деп аламыз.

     Созылған  зона бойынша кедергі моменті  серпімді үйлесімді болып келеді, формулаға сәйкес болғанда(7-37), W =ɣW =1,75*4150=7250см³., мұндағы ɣ=1,75 – қысылған зонадағы сөренің таврдік кескіні үшін.

   Қысу  элементінде  және созылған зонадағы дайындау стадиясы. Серпімді үйлесімді момент кедергісі W =1,5*11 400=17 100см³., мұндағы ɣ=1,75- созылған зонадағы сөре таврдік қима үшін b /b>2 және h /h<0,2.

2. Арматураның алдын-ала кернеулігін жоғалтуы.

   Жоғалту есебі П.4, сәкес шығарылады, арматураның  созылу коэфф-нің дәлдігі ɣ=1. Электротермикалық тарту әдісімен күрделі арматураның релаксациясын жрғалту δ=0,03*δ =0,03*470=14,1 МПа. Тіректермен тартылған арматураның  арасыедағы температураның ауысуынан жоғалу       δ =0, тіректермен форма ұосылып ысытуда бірге ысыйды.

   Қысылу  күшейгенде P =A (δ -δ)=3,08(470-14.1)(100)=140 000 H.

   Берілген  қиюдың ортасы экоцентриситетке салыстымалы  e =ɣ-d=22-3=19см. Бетондағы қысу кезіндегі кернеу формулаға кіреді.(2-36).

δ –P /A +P e ɣ /J=(140 000/1050+140 00*19*22/91 200)*1/(100)=7.7 МПа.

     Бетонның  берілуінің мықтылығын анықтаймыз осы  шарттармен  δ /R ≤0,75, R =7,7/0,75=10,2<0,5 B25, қабылдаймыз R=12,5 МПа. Сонда  δ /R =7,7/12,5=0,62.

     Қысу  күшінен кернеуленген арматураның  орталық ауырлығы бойынша қысым  кернеуді шығарамыз Р және жаппаның қисаю моментінің есебімен М=2500*1,4*5,88²/8=1 500 000 Нсм=15 кНм.

Сонда δ –P /A +(P e -M)e / J = [140 000/1050(140 000*19-1 500 000)*19/91 200]*1/(100)=4.8 MПа.

     Тезағынды шөгуден жоғалту δ /R =4,8/12,5=0,39<0,6, δ=40*0,85 δ /R =34*0,39=13,0 МПа. Алғашқы жоғалтулар δ    =δ +δ =14,1=13=27,1 МПа. Жоғалтуды есептегенде δ +δ кернеу δ =3,8 МПа. Бетонның отыруынан жоғалту δ =35 МПа. Бетонның үгілуінен жоғалту δ /R =3,8/12,5=0,31<0,75,    δ =150*0,85*3,8/12,5=48 МПа. Кейінгі жоғалтулар δ   =δ +δ =35+48=3 МПа. Толық жоғалтулар δ   =δ   +δ =27,1+83=110,1>100 МПа, толық жоғалтулар қысылу күші.

P =A (δ  -δ  )=3,08(470-110,1)(100)=105 000 H=105кН.

3. Жарықшалардың пайда болу есебі, көлденең ось.

   Жарықшалардың пайда болуын анықтау үшін өткізіледі. Элемнттер үшін , 3-ші категория жарықшаларға тұрақтылығы дәлелденген, жүк коэфф. мықтылығының анықтамасы алынады ɣ=1, М=47,3 кНм. Формула бойынша.