[PPeterr]

Здравствуйте.
Есть желание постараться провести расчёт ж/б балки. Расчёт хочу произвести вручную, используя методики, предлагаемые в Пособие к СНиП 2.03.01-84 и Пособие к СП 52-101-2003. Требования к расчёту - возможность практически выполнить надёжную конструкцию, затратив при этом минимальное количество материалов (бетон и арматурная сталь). Также желательно учесть осуществление опалубочных работ. Высокая точность расчёта не требуется.
Железобетонная балка монолитно соединённая с перекрытием (высотой 150мм) и колоннами (сечением 400х400мм). На балке выкладывается стена (толщиной 190мм) из каменного блока с удельной плотностью 1200 кг/м3. Высота стены 2м. Равномерно распределённая полезная нагрузка на перекрытии принята 400 кг/м2. Расстояние между осями колонн 6м.
Расположение балки по отношению к строению изображено на прикреплённых рисунках (красным цветом). Бетон В20, арматура АIII диаметром не более 16мм.

Основная цель расчёта - заиметь представление о конструировании ж/б балки, влияние расположения арматуры в зависимости от нагрузок и условий работы балки. Хорошо бы, чтобы результаты расчёта можно было применить для создания реальной конструкции.
Прошу по возможности указывать мне пути направления расчёта. Постараюсь здесь потихоньку выкладывать результаты для контроля.

[Lorens]

Хорошо, а в чем конкретный вопрос?

[PPeterr]

Вопрос такой.
Если я хочу выяснить, какая нагрузка действует на балку от равномерно распределённой полезной нагрузки (400 кг/м2) на перекрытии, то правильно ли я полагаю, что величина этой нагрузки составит 400кг умноженные на площадь заштрихованной фигуры (зелёная штриховка на картинке), делённая на пролёт балки. И в итоге я получу равномерно распределённую нагрузку на балке?

[eilukha]

И в итоге я получу равномерно распределённую нагрузку на балке?

- получите, но если приложить нагрузку по трапеции, то моменты будут несколько больше, т. е. по моменту это не будет эквивалентная нагрузка.

[PPeterr]

Сообщение от eilukha - получите, но если приложить нагрузку по трапеции, то моменты будут несколько больше, т. е. по моменту это не будет эквивалентная нагрузка.

Понятно. Я конечно могу посчитать нагрузку (учесть момент на балке от нагрузки) по участкам трапеции. Но это может усложнить последующий расчёт. Высокая точность мне ни к чему. Посоветуйте, могу ли я для практического расчёта принять, что площадь перекрытия, с которой собирается нагрузка на балку, выглядит как прямоугольник, по площади равный трапеции, изображённой выше?

[Lorens]

Вы хотите выполнить правильный и точный расчет или бытрую прикидку???
Если прикидку, то СКАД сотилиты Вам в помощь, если точный то делайте точно. В чем сложность получения реакций от трапецивидной нагрузки?

[Leonid555]

Сообщение от PPeterr Расчёт хочу произвести вручную, используя методики, предлагаемые в Пособие к СНиП 2.03.01-84 и Пособие к СП 52-101-2003.

В порядке самообразования - можно и по Пособию к старому СНиП 2.03.01-84 посчитать. Но учтите, что подход к расчетам (методика) в старом и новом СНиПах отличаются. Так что нельзя для одной и той же конструкции одно считать по старому, а другое по новому. Делайте один расчет конструкции целиком по старому Пособию, другой такой же расчет целиком по новому Пособию.

Сообщение от PPeterr Требования к расчёту - возможность практически выполнить надёжную конструкцию, затратив при этом минимальное количество материалов (бетон и арматурная сталь). Также желательно учесть осуществление опалубочных работ. Высокая точность расчёта не требуется.

Э-э-э какой вы хитрый! Значит хотите материалы экономить, а напрягаться с расчетом не хотите? Так не получится.
Либо сильно напрягаетесь с расчетом и вам удается что-то экономить. Либо с расчетом не заморачиваетесь, тогда наверняка будет перерасход материалов.

[PPeterr]

Сообщение от Leonid555 Либо с расчетом не заморачиваетесь, тогда наверняка будет перерасход материалов.

Это в лучшем случае. Так сказать, при хорошем исходе. На самом деле, больше пугает худший случай.

Я построил зависимость распределения нагрузки на балке, собранной с трапециевидной площади перекрытия (хотя понимаю, что и трапеция - вовсе не точная площадь, с которой будет собираться нагрузка) от координаты балки (пролёта). В расчёте рассматриваю половину длины балки (т.к. нагрузки с другой стороны балки симметричны). Взгляните, похожи ли на правду приведённые зависимости.
Признаться, боюсь, что "закопаюсь" в расчёте, с такими выкладками...

[Нитонисе]

Сообщение от PPeterr На балке выкладывается стена (толщиной 210мм) из каменного блока с удельной плотностью 1200 кг/м3.

Плотность кладки из камней с Y=1200 кг/м3, будет выше. Ведь плотность связующего раствора примерно 1800 кг/м3.

Сообщение от PPeterr Равномерно распределённая полезная нагрузка на перекрытии принята 400 кг/м2.

Это нормативная нагрузка? Почему именно 400?

Сообщение от PPeterr Если я хочу выяснить, какая нагрузка действует на балку от равномерно распределённой полезной нагрузки (400 кг/м2) на перекрытии, то правильно ли я полагаю, что величина этой нагрузки составит 400кг умноженные на площадь заштрихованной фигуры (зелёная штриховка на картинке), делённая на пролёт балки. И в итоге я получу равномерно распределённую нагрузку на балке?

Грузовая площадь-то заштрихована верно, при условии, что противоположная балка тоже крайняя. Нагрузка на балку будет трапециевидной. Заменить эквивалентной равномерно-распределенной по вашему способу - это значит потерять максимальный момент. Тут два варианта - либо воспользоваться программой, позволяющей учитывать трапециевидные нагрузки для определения изгибающего момента, либо в запас считать нагрузку не с трапеции, а спрямоугольника, равному половине плиты.

[PPeterr]

Сообщение от Нитонисе Плотность кладки из камней с Y=1200 кг/м3, будет выше. Ведь плотность связующего раствора примерно 1800 кг/м3.

Понятно. Но плотность блоков, по моим подсчётам, чуть меньше 1200 кг/м3. Я округлил в бОльшую сторону, пытаясь учесть вес раствора между блоками. На мой взгляд, вполне приемлемо принять плотность кладки (блоки и раствор) 1200 кг/м3.

Сообщение от Нитонисе Это нормативная нагрузка? Почему именно 400?

Мне захотелось, чтобы это значение было принято как "Залы: собраний и совещаний" табл. 3 (нормативные значения нагрузок) СНиП 2.01.07-85. Пусть лишнее пойдёт в запас.

Сообщение от Нитонисе Грузовая площадь-то заштрихована верно, при условии, что противоположная балка тоже крайняя.

Условие выполняется.

Сообщение от Нитонисе Заменить эквивалентной равномерно-распределенной по вашему способу - это значит потерять максимальный момент. Тут два варианта - либо воспользоваться программой, позволяющей учитывать трапециевидные нагрузки для определения изгибающего момента, либо в запас считать нагрузку не с трапеции, а с прямоугольника, равному половине плиты.

Думаю, что для реализации расчёта вот так мне и следует поступить - принять, что грузовая площадь равняется половине площади перекрытия. Иначе могу "закопаться" и до самого интересного не доберусь

Взгляните пожалуйста, правильно ли я вычислил нагрузку на балку от трёх источников:
1) От нормативной нагрузки на перекрытии
2) От массы перекрытия
3) От массы блоков

[Jacques DoChirac]

Есть желание покопаться? Про нагрузку от стен см. СНиП II-22-81* 6.53.

[Lorens]

Сообщение от Нитонисе Грузовая площадь-то заштрихована верно, при условии, что противоположная балка тоже крайняя

Поясните пожалусто - а если она не крайняя, то что меняется, и почему подобную грузовую площадь применить нельзя?

[PPeterr]

Jacques DoChirac этот пункт указанного СНиП-а посмотрел, но как его применить к своей задаче, не понял. Очень глубоко "покопаться" желания нет. Признаться, мне одного только пособия, что указано в первом сообщении, хватит "с головой", чтобы "закопаться".

Предположим, три нагрузки в сообщении 10 приняты верно. Тогда остаётся ещё одна - от собственного веса балки.
Подскажите, из каких принципов выбирается ширина балки. Вот, встретил в книге Тихонова про армирование табличку с рекомендуемыми размерами сечения балки. Есть ли такое правило, что ширина балки не может быть меньше толщины стены над ней (в моём случае 190мм).
Исходя из удобства армирования, а также выдерживая конструктивные требования, полагаю, что ширина балки в 250мм будет оптимальна, верно?

[Jacques DoChirac]

Я к тому, что каменная кладка до определенных размеров работает как равномерно распределенная нагрузка, а дальше - сама как балка. Но в данной задаче можно в подробности не вдаваться.
Строгого правила "что ширина балки не может быть меньше толщины стены над ней" нет. Можно и 200мм балку сделать. Каменные стены 640мм делают на 600мм ФБСках.

[Нитонисе]

Сообщение от Lorens Поясните пожалусто - а если она не крайняя, то что меняется, и почему подобную грузовую площадь применить нельзя?

Если дальняя балка была бы средней, то на нее пришлось бы больше нагрузки, чем посчитаете по грузовым площадям. А на крайние, соответственно, меньше. Это связано с эффектом неразрезности. Вот представьте что у вас есть двухпролетная балка с пролетам 3 метра и нагрузкой 1 т/м.п. По грузовым площадям получается что на крайние опоры приходится 1.5*1=1.5 тонн, а на среднюю 3*1 = 3 тонны. Но если посчитаете эту балку в любой программе, то окажется, что реакция крайней опоры 1.125 тонны, а реакция средней - 3.75. Немаленькое увеличение нагрузки на средней опоре с 3 до 3.75, да?

Сообщение от PPeterr Взгляните пожалуйста, правильно ли я вычислил нагрузку на балку от трёх источников:

Вроде бы все верно, только нужно еще учесть вес самой балки, а также непонятно почему у вас в нагрузке от стены ширина принята 0.19, хотя вы пишете что она 0.21. При этом нужно учесть штукатурку с обеих сторон.

Еще по поводу нагрузки от стены. На деле она не будет равномерно-распределенной. Стена - довольно жесткая конструкция и если применить здесь рекомендации по замене нагрузки от перегородок, то нагрузка от стены может быть представлена в виде двух сосредоточенных сил, расположенных на некотором удалении от краев... таким образом, применяя все же равномерно-распределенную нагрузку, вы закладываете некоторый запас в расчет.

Сообщение от PPeterr Исходя из удобства армирования, а также выдерживая конструктивные требования, полагаю, что ширина балки в 250мм будет оптимальна, верно?

Тут нет каких-то особых рекомендаций. Ну наверно плохо, если размеры ширины и высоты сильно отличаются друг от друга... а так - почему бы не сделать ширину балки по ширине колонны? Но опять же, 250 мм - тоже вполне нормально.

[PPeterr]

Сообщение от Нитонисе Вроде бы все верно, только нужно еще учесть вес самой балки

Да. Только вот, чтобы учесть вес балки мне надо определиться с оптимальными размерами её сечения (хотя бы с шириной балки).

Сообщение от Нитонисе непонятно почему у вас в нагрузке от стены ширина принята 0.19, хотя вы пишете что она 0.21

Действительно, сначала я писАл про 210мм, ошибался. Посмотрел в интернете - всё же ширина блока 190мм. Вот этот блок: Подредактировал первое сообщение.

Сообщение от Нитонисе При этом нужно учесть штукатурку с обеих сторон.

Скорее всего, в стене будет проём (проёмы). Пусть на данный момент буду считать, что вес штукатурки компенсирует то, что нагрузка от стены будет меньше, за счёт проёмов.

Сообщение от Нитонисе таким образом, применяя все же равномерно-распределенную нагрузку, вы закладываете некоторый запас в расчет.

Хорошо. Буду знать. Мы говорим о том, что в моём случае довольно много допущений, упрощений (на данном этапе - по сбору нагрузок на балку). Это понятно.

Сообщение от Нитонисе Тут нет каких-то особых рекомендаций. Ну наверно плохо, если размеры ширины и высоты сильно отличаются друг от друга... а так - почему бы не сделать ширину балки по ширине колонны? Но опять же, 250 мм - тоже вполне нормально.

Скорее всего, удобнее действительно, если бы ширина балки была равна ширине колонны. Но почему-то (как я прикреплял выше) встречал неоднократно, что высота балки (для лучшей работы) должна быть больше её ширины. Якобы, применяя определённое количество арматурной стали и бетона и варьируя сечение балки, наиболее прочная балка получается для случая, когда высота её примерно в два раза больше ширины. Или я заблуждаюсь и что-то путаю?
Ну а в случае если принять ширину балки равной ширине колонны (400мм), то надо постараться, чтобы и высота была не более 400мм (иначе слишком материалоёмкая балка получится).

[Нитонисе]

Сообщение от PPeterr Но почему-то (как я прикреплял выше) встречал неоднократно, что высота балки (для лучшей работы) должна быть больше её ширины. Якобы, применяя определённое количество арматурной стали и бетона и варьируя сечение балки, наиболее прочная балка получается для случая, когда высота её примерно в два раза больше ширины. Или я заблуждаюсь и что-то путаю?

Ну это правильно - высота чаще всего больше ширины. Соотношение 1:2 - вполне годится.

[PPeterr]

Всё-таки, полагаю, ширину балки следует принять равной ширине колонны. Иначе очень сложно будет выполнить опалубку, чтобы залить балку монолитно с колоннами. Пусть сечение балки будет 400х400мм.
Итак, все нагрузки, действующие на балку известны. В ближайшее время попробую выяснить, с каким коэффициентом запаса они принимаются для расчёта по 1 ГПС.

Как я понимаю из пункта 2.2 и 3.7 СНиП-а по нагрузкам, коэффициент запаса для нормативной и весовых нагрузок в моём случае одинаковый и равен 1.2. Таким образом, расчётные значения нагрузок для расчёта по 1 группе предельных состояний я умножаю на 1.2. Прикрепил картинку с расчётом нагрузки от собственного веса балки, и подсчёт всех нагрузок с коэффициентом запаса, для расчёта по 1 ГПС (с индексом "I"). Проверьте, пожалуйста. (как принимались расчётные значения нагрузок, можно взглянуть здесь)

[Нитонисе]

Yf = 1.2 для временной на перекрытии (п.8.2.2 СП нагрузки и воздействия).
Yf = 1.1 для железобетона и каменной кладки (табл.7.1 СП).
Yf = 1.3 для стяжки и штукатурки (табл.7.1 СП).

Вы приняли сечение балки 400х400. Имейте ввиду, что расчетное сечение балки включает в себя и часть плиты, которая на нее опирается. В данном случае при выбранном сечении балки она выступает снизу под перекрытием на 250 мм. Строго говоря сечение получается Г-образное, так как часть плиты тоже включится в работу. Неучет этого опять же идет в некоторый запас.

[PPeterr]

Сообщение от Нитонисе Yf = 1.1 для железобетона и каменной кладки (табл.7.1 СП).

Да, действительно. Это я что-то невнимательно посмотрел.
Всё же, более старое "Пособие к СНиП 2.03.01-84" (расчёт жбк) на мой взгляд проще и легче в качестве методики. И хотя я понимаю, что грамотнее и правильнее ссылаться на последние нормативные документы (СП), в "Пособие к СНиП 2.03.01-84", где речь идёт о воздействиях и нагрузках, ссылка идёт на старый СНиП 2.01.07-85. Прикрепляю картинки пунктов из СНиП-а по нагрузкам и принимаю, что для железобетона и каменной кладки Yf=1.1, а для полезной нагрузки на перекрытии Yf=1.2.
Нагрузку от штукатурки и стяжки хочу исключить из дальнейшего расчёта, т.к. полагаю достаточным, что толщина стяжки (2 см) у мены включена в нагрузку от массы перекрытия, а нагрузку от штукатурки компенсирует то, что в стене будут проёмы.

Сообщение от Нитонисе Вы приняли сечение балки 400х400. Имейте ввиду, что расчетное сечение балки включает в себя и часть плиты, которая на нее опирается.

Да, это понимаю.
Посмотрите, можно ли теперь считать, что нагрузки для расчёта по 1 ГПС определены?