[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.

[Нитонисе]

Сообщение от PPeterr 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.

Ну эти пункты нисколько не отличаются от соответствующих требований СП.

Сообщение от PPeterr 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.

Я бы так делать не стал, но с вашей методикой вы получите схожие нагрузки, как если бы я считал со своей.

Сообщение от PPeterr Посмотрите, можно ли теперь считать, что нагрузки для расчёта по 1 ГПС определены?

Ну, если вы не забыли больше никаких нагрузок, то можно считать что все ОК. Разве что можно спомнить о конструкции пола. Ведь там не только стяжка будет наверное.

[PPeterr]

А теперь довольно важный момент - расчётная формула для определения величины момента. Как мне подсказали ранее, для ж/б балки, монолитно соединённой с колоннами, разумно принять что опорный и пролётный момент равны и определяются формулой: M = q*l^2/12
Эту формулу я не встретил в книжках (в частности, в книге Сетков В. И. "Строительные конструкции"), поэтому хотелось бы акцентировать здесь внимание (т.к. далее весть расчёт завязан с значением момента).
Указанная формула для определения момента в балке является наиболее верной с практической точки зрения для моей задачи?

[Нитонисе]

Сообщение от PPeterr А теперь довольно важный момент - расчётная формула для определения величины момента. Как мне подсказали ранее, для ж/б балки, монолитно соединённой с колоннами, разумно принять что опорный и пролётный момент равны и определяются формулой: M = q*l^2/12

Подобные справочные данные встречаются довольно часто. Схема балки типовая. К вашему случаю вполне применима.

[IMG]http://s019.***********/i629/1203/95/64dd668013cf.jpg[/IMG]

[PPeterr]

Посчитал значение изгибающего момента. Понимаю, что знак там различный для опорного и пролётного момента (т.е. в одном случае сжаты нижние волокна, в другом верхние). Армирование предусматривается симметричное.
Не совсем уверен по поводу общей распределённой нагрузки q (в формуле изгибающего момента) - это сумма всех ранее принятых значений распределённых нагрузок (просто, в примерах, предлагаемых в "Пособие к СНиП 2.03.01-84" значение изгибающего момента не расписывается и приводится уже готовое в качестве исходных данных)?

[Нитонисе]

Сообщение от PPeterr Не совсем уверен по поводу общей распределённой нагрузки q

Все верно - нужно просуммировать нагрузки от всех конструкций.

[PPeterr]

Сейчас мне нужно принять характеристики бетона.
Кто-нибудь может подсказать, какой класс бетона по прочности реально можно приготовить вручную (используя гравитационный бетоносмеситель), применяя гравийно-песчаную смесь и портландцемент марки М500?

[Surely]

B20 можно в ручную. И если хотите посчитать балки возмите скачайте тут книги по железобетонным констркциям, например, Байков, Сигалов там есть и примеры и формулы и все остальное, и как распределять и почему так надо распределять арматуру.

[PPeterr]

Рискну всё же принять в расчёте бетон класса В20. Посчитал требуемую рабочую арматуру. Получилось, что надо ставить по 4 стержня диам. 16мм (снизу и сверху). Взгляните, не ошибся ли где, и оптимально ли принял 4 стержня.

[Нитонисе]

Сообщение от PPeterr Взгляните, не ошибся ли где

Все вроде верно. При 4 диаметрах 16 несущая способность 95.39 кН*м. А при подобранной площади 662 мм2 несущая способность 80.04 кН*м.

[PPeterr]

Подскажите, есть ли смысл в данной балке использовать отгибы арматуры. Т.е. два стержня рабочей арматуры (кроме крайних), расположенные снизу в районе середины пролёта, на некотором расстоянии от середины балки (ближе к опоре) загибать и переводить их к верху балки, чтобы эти стержни участвовали в работе при действии приопорного момента?
Вообще, руководствуясь какими принципами принимают решения о приемлемости (требуемости) подобных отгибов рабочей арматуры?

[Нитонисе]

Сообщение от PPeterr Подскажите, есть ли смысл в данной балке использовать отгибы арматуры.

Нету смысла. Эти отгибы нужны для восприятия поперечных сил. У вас поперечная сила, судя по всему, воспринимается бетоном. Не надо усложнять.

[PPeterr]

Перехожу к поперечному армированию (хомутам). У меня вопрос по конструктивным требованиям установки хомутов. В одной из книг (автор Тихонов) представлена схема армирования сечения балок (прикрепил рисунок из книги). В общем, оттуда следует (как я понял), что при ширине балки более 350мм, в одном поперечном сечении балки уже нельзя обойтись одним хомутом и следует ставить два хомута, как показано на картинке. В конструктивных требованиях в "Пособие к СНиП 2.03.01-84" я такого не встретил. Поэтому вопрос - есть ли где-то в нормативной литературе упоминание о том, что при ширине балки более 350мм, следует в одном поперечном сечении устанавливать по два хомута, охватывающих крайние и средние стержни?

[PPeterr]

Так как никто не подсказал по вопросу сообщением выше, то предположу, что в упомянутой книжке просто даны рекомендации, не являющиеся обязательными к выполнению. Принимаю тогда, что для своей балки я могу все 8-мь рабочих стержней (4-ре вверху и 4-ре внизу) охватить одним общим хомутом. И таким образом, в продольном сечении у меня будет один хомут.
По Пособию к СНиП, после "Расчёта сечений, нормальных к продольной оси элемента" (представлен выше), следующим пунктом идёт "Расчёт элементов на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе" (прикрепил) - в результате расчёта по этому пункту я получаю, что прочность по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена.
Далее перехожу к следующему пункту: "Расчёт наклонных сечений на действие поперечной силы по наклонной трещине (элемент постоянной высоты, армированный хомутами без отгибов)" - прикрепил к сообщению. В результате этого расчёта выяснилось,что установка поперечной арматуры (хомуты) по расчёту не требуется. Необходимо провести расчёт балки как элемента без поперечной арматуры.
Перехожу к пункту Пособия "Элемент без поперечной арматуры". В результате расчёта по этому разделу выяснилось, что прочность балки по поперечной силе обеспечена. Значит, расчётная установка хомутов не требуется.
Перехожу к разделу "Расчёт наклонных сечений на действие изгибающего момента". В результате расчёта по этому разделу получаю, что выполняются условия, при которых расчёт наклонных сечений на действие изгибающего момента не требуется.

Остальные случаи расчёта поперечной арматуры, представленные в Пособии (напр. "Расчёт наклонных сечений в подрезах") в моей задаче не имеют места.
Таким образом, подводя итог расчётов поперечной арматуры, я делаю вывод, что установка хомутов требуется конструктивная. В "Пособие к СНиП" даётся максимальный шаг установки хомутов по конструктивным требованиям как s=3/4*h=300мм. В "Пособие к СП" говорится о том, что максимальный шаг установки хомутов по конструктивным требованиям равен: s=0.75*h0=270мм. Принимаю наиболее требовательные условия - т.е. по Пособию к СП, шаг установки хомутов равен 270мм.

Остаётся один вопрос - в Пособии к СНиП, в пункте 3.46 говорится о том, что рабочие стержни (кроме крайних, находящихся у загибов хомутов) можно обрывать в теле балки, в случае если в данном сечении по расчёту для компенсации изгибающего момента рабочая арматура уже не требуется. Дайте пожалуйста совет - в моём случае стОит ли предусмотреть обрыв некоторых стержней рабочей арматуры согласно этого пункта Пособия к СНиП?
Если кому не трудно - проверьте пожалуйста прикреплённые расчёты по поперечному армированию балки.

[PPeterr]

Так как не дождался совета по поводу обрыва рабочих стержней согласно п. 3.46 Пособия к СНиП, решил провести этот расчёт. Рассматривал два варианта эпюры изгибающего момента. Первый вариант - по формуле из литературы, когда принято, что максимальный момент находится на опорном участке и равен M = q*l^2/12. Для этого случая я рассчитал обрыв стержней арматуры, воспринимающих опорный момент. Второй вариант эпюры моментов - для случая, если максимальный момент равен M = q*l^2/12 и находится в пролётном участке (это возможно в связи с тем, что узел крепления балки не является абсолютно жёстким) и для этого варианта эпюры моментов рассчитал обрыв стержней, воспринимающих пролётный момент.
В результате расчётов получилось, что из 4-ёх стержней, воспринимающих опорный момент, два стержня (средние) следует оборвать на расстоянии 710мм от колонны (с одной и с другой стороны балки). А из 4-ёх стержней, воспринимающих пролётный момент, один стержень следует оборвать на расстоянии 820мм от середины балки (в обе стороны) а второй стержень на расстоянии 1570мм. При этом стержни, находящиеся в местах загиба хомутов обрывать нельзя, согласно конструктивных требований.
Выскажите мнение.

[PPeterr]

Далее приступаю к расчётам по второй группе предельных состояний.
Задаю прочность бетона для 2 ГПС, также принимаю нагрузки с коэф. запаса равным 1. Вычисляю полную несущую способность для принятого армирования - т.е. для 4-ёх стержней диам 16мм. Как и указал выше Нитонисе, предельный момент по прочности равен 95.39 кН*м.
Провожу расчёт по раскрытию трещин нормальных к продольной оси элемента. В результате получаю, что ширина раскрытия трещин составляет 0.304 мм - что болше допустимого значения в 0.3мм. Согласно рекомендациям Пособия к СНиП, провожу корректировку ширины трещины по п. 4.8. В конечном итоге, величина раскрытия трещины составила 0.284мм, что менее предельно допустимой. Т.е. условие выполняется.
Приступаю к расчёту трещин наклонных к продольной оси элемента. Согласно расчёта, в моём случае выполняется условие, когда наклонные трещины в элементе вообще не образуются. Следовательно, величину раскрытия наклонных трещин вычислять не надо.
Приступаю к расчёту по деформациям. Вычисляю значение кривизны. Т.к. в моём случае балка с защемлёнными опорами, пользуюсь формулой (313) для вычисления прогиба. Т.к. в расчёте принято, что опорные и пролётный момент равны, то и значение кривизны одинаковое. В результате прогиб в пролёте балки составил 25.2мм, что меньше предельно допустимого - 28мм.
Таким образом расчёт балки выполнен.

Понимаю, что проверять мои расчёты довольно муторно и вряд ли этим кто-то займётся.
Но вы тогда уж пожалуйста проверьте - по всем ли необходимым пунктам Пособия к СНиП я провёл расчёт - не пропустил ли какого-то пункта?
Прикрепляю весь расчёт в формате pdf.