Экспертиза балки

Проверяется прочность и трещиностойкость многопролетной неразрезной балки постоянного сечения в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84* (KMK 2.03.01-96, СП 52-101-2003, СП 63.13330). Рассматривается изгиб балки в одной силовой плоскости под действием распределенных и сосредоточенных нагрузок. Нагрузки объединяются в загружения, которые по физическому происхождению и свойствам могут быть классифицированы как постоянные, временные длительно действующие, кратковременные, ветровые и снеговые. Проверки всех сечений выполняются для автоматически формируемых расчетных сочетаний усилий (РСУ). Коэффициенты РСУ, учитывающие характер загружения, назначаются программой в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85*. Если в качестве норм проектирования выбран СП 16.13330.2012, то комбинирование нагрузок производится в соответствии с требованиями СП 20.13330.2011.

Предполагается, что балка не испытывает действия продольных сил и учитывается влияние только следующих силовых факторов:

М — изгибающий момент;

Q — поперечная сила.

Расчеты могут быть выполнены для балок прямоугольного, таврового и двутаврового сечений. Указывается конкретная схема расположения арматурных стержней. Число стержней и их диаметр могут быть различными на отдельных участках по длине балки.

Подготовка данных выполняется на страницах Общие параметры, Нагрузки, Бетон, Трещиностойкость и Участки, анализ результатов — на странице Результаты экспертизы.

Общие параметры

На странице Общие параметры назначаются количество и длины пролетов, класс и коэффициенты условий работы продольной и поперечной арматуры, вид сечения, вводятся размеры сечения и величины защитного слоя.

Кнопка активизирует диалоговое окно, в котором приведены расчетные параметры материала.

Выпадающий список Расчетная ситуация позволяет выбрать тип расчета (1-e предельное состояние, 2-е предельное состояние, ...) параметры для которого следует отобразить.

Количество пролетов (максимум пять) выбирается из одноименного списка. Наличие консолей или жесткого защемления указывается активизацией маркеров. Длины пролетов и консолей задаются в соответствующих полях ввода.

Для назначения геометрических характеристик балки следует выполнить следующие действия:

в списке Количество пролетов установить необходимое количество пролетов (не более пяти, не считая консолей);
консоли (если они есть) задаются путем активизации маркеров левая консоль и/или правая консоль;
в соответствующих полях вводятся длины пролетов и консолей.

Выбор формы сечения выполняется по стандартным правилам.

Специальный маркер Учитывать перераспределение усилий позволяет установить режим, при котором вычисление эпюр моментов и перерезывающих сил производится с учетом перераспределения усилия. При этом учтена рекомендация по максимальному уровню перераспределения моментов (сил), равному 30%. Следует отметить, что механизм перераспределения связан с образованием пластических шарниров, то есть неограниченной шириной раскрытия трещин. Поэтому, при включенном маркере Учитывать перераспределение усилий расчет по трещиностойкости автоматически отключается.

Нагрузки

Экспертиза заданного армирования выполняется по РСУ, формируемым на основе нескольких загружений. Ввод загружений выполняется на странице Нагрузки по следующим правилам:

нажать кнопку Создать (загружение);
выбрать из списка вид загружения (постоянное, временное длительно действующее, кратковременное, ветровое или снеговое);
назначить тип нагрузки (нажать кнопку с изображением распределенной или сосредоточенной нагрузки);
ввести значение расчетной величины нагрузки;
для снеговых и кратковременных нагрузок задать значение коэффициента длительной части;
задать значение коэффициента надежности по нагрузке;
из выпадающего списка Пролет выбрать пролет или консоль приложения нагрузки (выбранный пролет отображается красным цветом);
нажать кнопку Добавить;
выполнить ввод других нагрузок, входящих в текущее загружение.

Кроме того, программа предоставляет возможность задания нагрузки от собственного веса балки (кнопка $image\arbat_13.png$ ).

В зависимости от вида нагрузки, ее характеристики включают:

для распределенных нагрузок — интенсивность нагрузки;
для распределенной нагрузки на части пролета—интенсивность нагрузки, позицию и ширину приложения;
для сосредоточенной силы — величину силы и ее положение в пролете;
для сосредоточенного момента — величину момента и его положение в пролете;
для трапециевидной нагрузки — величины (в начале и в конце) нагрузки, привязку и ширину приложения.

Для нагрузки от собственного веса какие-либо дополнительные данные не требуются.

До тех пор, пока не будет создано следующее загружение, все введенные нагрузки будут относиться к текущему загружению. Здесь следует отметить, что Коэффициент длительной части и Коэффициент надежности по нагрузке относится ко всему загружению, и при вычислении РСУ будет учитываться значение, введенное последним. После смены одного из этих коэффициентов следует нажать кнопку Применить.

Удаление текущего загружения выполняется кнопкой Удалить.

Для корректировки ранее введенного загружения его номер следует выбрать из списка номеров загружений.

Если в поле Эпюры (в списке отображаемых факторов) установлен фактор Эпюры текущего загружения, то после ввода каждой новой нагрузки на экране будут показаны схема загружения и эпюры моментов и поперечных сил текущего загружения.

Кнопки Все, Сила и Момент позволяют выбрать режим отображения эпюр, соответственно — отображение эпюры моментов и поперечных сил, только поперечных сил и только изгибающих моментов. Кроме того, нажатие кнопки $image\arbat_3.png$ приводит к отображению расчетных значений опорных реакций.

Кроме эпюр моментов и поперечных сил каждого из рассматриваемых загружений, в программе определяются усилия, которые могут возникнуть в каждом сечении балки от комбинации заданных нагрузок. Правила комбинирования соответствуют указаниям СНиП 2.01.07-85*. Список этих комбинаций располагается в верхней части окна эпюр и включает:

экстремальные значения моментов и соответствующие им значения поперечных сил;
экстремальные значения поперечных сил и соответствующие им значения моментов.

Эти комбинации определяются для варианта действия расчетных нагрузок или нормативных нагрузок, а также для действия только постоянных и длительно действующих нагрузок при их расчетных и нормативных значениях.

При движении мыши в области отображения эпюр на экране выводятся значения момента и поперечной силы в конкретном сечении, которое соответствует положению курсора.

Если в рамках одного загружения необходимо изменить значение нагрузки или удалить нагрузку, то для этого используется таблица нагрузок (кнопка $image\arbat_19.png$ в группе Загружения). В диалоговом окне Таблица нагрузок, которое появляется после нажатия этой кнопки, отображаются тип нагрузки, ее величина и позиция. Изменения, внесенные в параметры нагрузок, фиксируются после выхода из таблицы нажатием кнопки ОК.

Бетон

Характеристики бетона задаются на стандартной странице Бетон.

Трещиностойкость

Данные по трещиностойкости задаются на странице Трещиностойкость по стандартным правилам.

Участки балки

Для задания армирования балки каждый пролет или консоль разбивается на ряд участков (максимальное количество участков — 5). Считается, что в рамках одного участка армирование одинаковое. При этом каждому пролету или консоли можно назначить свое количество участков. Нумерация участков производится слева направо. Исходные данные по размещению арматуры на участках задаются на странице Участки. Информация вводится отдельно для каждого пролета (консоли). Окно включает следующие группы данных:

Пролет, где для каждого пролета или консоли из выпадающего списка выбирается количество участков;
Задание длин участков, где с помощью маркеров назначается способ задания длин:

Абсолютные — длины участков будут задаваться в единицах длины, (единицы измерения длин пролетов назначаются в окне Настройки приложения);

Относительные — длины участков будут задаваться в процентах от длины пролета;

Арматура S₁ — в этой группе с помощью маркеров можно выбрать:

Диаметры разные — наличие арматуры разного диаметра в одном ряду нижней арматуры;

В два ряда — установка нижней арматуры в два ряда (разные диаметры допускаются только в первом ряду нижней арматуры). Если активен маркер в два ряда, то в поле ввода Расстояние между рядами вводится расстояние в свету между рядами арматуры (всегда в мм);

Арматура S₂ — эта группа используется для описания верхней арматуры и аналогична группе Арматура S₁;
маркер Поперечная арматура — включенный маркер указывает на наличие на участке поперечной арматуры;
маркер Боковая арматура — включенный маркер указывает на наличие на участке боковой арматуры;
таблица с параметрами арматуры, в которой для каждого пролета, выбранного из списка Пролет, вводятся характеристики армирования. Количество столбцов таблицы зависит от настроек, заданных для текущего пролета, а количество строк — от числа участков, назначенных для этого пролета.

В нижней части окна отображаются данные по размещению арматуры на участках текущего пролета.

Контроль заданной схемы армирования балки выполняется в окне Предварительный просмотр, которое появляется после нажатия кнопки . Справочная информация с примерами армирования балок может быть получена с помощью кнопки .

Для балок прямоугольного сечения с помощью кнопки $image\arbat_10.png$ можно задать "равномерное" армирование.

Кнопка $image\arbat_12.png$ позволяет произвести запись данных о расположении стержней продольной арматуры в формате, который может быть использован для импорта данных в проектирующую программу AllPlan FT фирмы Nemetchek. При нажатии этой кнопки появляется стандартное окно среды Windows с запросом директории и имени файла. После выбора этих данных информация запоминается в файле с расширением .a.

Рекомендуется следующий порядок ввода данных на странице Участки балки:

из списка Пролет выбрать наименование пролета (консоли), для которого будут вводиться данные;
в списке Число участков установить количество участков для выбранного пролета;
в группе Задание длин участков отметить маркер с выбранным способом задания длины;
в группах Арматура S₁ и Арматура S₂ активизировать маркеры, определяющие особенности армирования пролета (если арматура расположена в два ряда, то ввести расстояние между рядами);
активизировать маркеры Поперечная арматура и/или Боковая арматура, если предполагается задание поперечной и/или боковой арматуры;
заполнить таблицу, назначив длины пролетов, диаметр и количество арматурных стержней;
повторить приведенные выше операции для других пролетов балки.

После заполнения исходных данных для всех пролетов нажать кнопку Вычислить.

Информацию о площадях арматуры AS₁, AS₂,... можно получить в окне Площади арматуры, которое появляется после нажатия кнопки Площади.

Кроме того, на данной странице расположена кнопка вызова диалогового окна с отображением эпюры материалов. Построение эпюры производится в предположении, что коэффициент надежности по нагрузке равен 1,1, а коэффициент длительной части равен 1,0.

Результаты экспертизы

Эта страница открывается автоматически после активизации режима экспертизы (кнопка Вычислить).

Результаты расчета отображаются в таблице. В первом и втором столбцах таблицы приводятся перечни пролетов и участков. Для каждого участка в столбце Проверка дано наименование фактора, на котором достигнуто максимальное значение коэффициента использования ограничений, а в столбце Коэффициент — его значение. В последнем столбце таблицы приводится графическое отображение коэффициентов, где красными участками отмечены коэффициенты, значения которых превышают единицу.

В окне предусмотрен переход в режим анализа прогибов (по нажатии кнопки Прогиб балки), куда автоматически передаются исходные данные, включая загружения. При переходе из режимов экспертизы и подбора арматуры в многопролетных балках в режим определения прогибов передаются все загружения. В качестве нагрузки принимается их комбинация, которая задается в одноименном окне. По умолчанию все загружения в комбинации, кроме первого, имеют коэффициент, равный нулю.

По результатам расчета может быть получен отчет (кнопка Отчет).

При нажатии кнопки Факторы в соответствующей строке таблицы с результатами экспертизы участка появляется окно Диаграмма факторов с детальной информацией обо всех проверках, выполненных для этого участка, и соответствующих им коэффициентах.