На главную домой советы по ремонту квартиры
Поиск по сайту
Список кабинетов || Что это за доктор? || Записаться на прием

Основное меню


Технологии выполнения работ


Диагностика и лечение


Инженерные сети и коммуникации


Элементы конструкции


Расчет конструкций


Помещения


Встраиваемая техника


Строительные и отделочные материалы


Дизайн




Балки переменного сечения

В строительстве нередко используются элементы конструкций, имеющие ярко выраженное переменное по длине сечение. Например любую железобетонную балку, в растягиваемой зоне которой возникают трещины, можно рассматривать как балку переменного сечения. В связи с этим расчет балок переменного сечения представляет определенный интерес.

Очень часто при расчете строительных конструкций рассматриваются элементы, имеющие постоянное по длине поперечное сечение. Именно такое сечение как правило рассматривается при определении прочности и прогибов изгибаемых элементов. Чаще всего в качестве изгибаемых элементов рассматриваются прямолинейные стержни - балки.

Между тем такое возможно только в теории, в природе физических тел постоянного сечения не существует. Металлопрокат, используемый для изготовления большого количества строительных конструкций, имеет некоторые отклонения от геометрических размеров, эти отклонения нормируются ГОСТами. Для деревянных брусьев, используемых как балки, стойки, подкосы и т.д. и изготавливаемых на различном оборудовании, относительная величина отклонений может быть еще больше. А у бетонных и железобетонных элементов геометрические размеры зависят от качества и точности выставления опалубки, а также от соблюдения технологических требований.

Кроме того в природе не существует абсолютно изотропных материалов, все конструкционные материалы рассматриваются как изотропные с некоторой степенью условности.

Тем не менее рассматривать элементы конструкции, как некие тела, имеющие постоянное сечение, при небольших относительных отклонениях от геометрической формы вполне допустимо, так как погрешность расчетов в таких случаях не превышает 0.1-1%. К тому же при расчетах на прочность используются не нормативные значения сопротивления материала, а расчетные - полученные в результате деления нормативного значения на коэффициент, учитывающий максимально возможные отклонения от нормативных значений, возникающие в результате неоднородности материала, погрешностей геометрии и т.п.

Однако в строительстве нередко используются элементы конструкций, имеющие ярко выраженное переменное по длине сечение. Например, любую железобетонную балку, в растягиваемой зоне которой возникают трещины, можно рассматривать как балку переменного сечения, так как приведенная высота сечения сжимаемого бетона в месте действия максимального изгибающего момента уменьшается в 1.5-2 раза в результате образования трещин в растягиваемой зоне. 

Балки переменного сечения по характеру изменения размеров поперечного сечения можно разделить на 4 основных вида:

Геометрическими параметрами поперечного сечения являются высота и ширина сечения. Определение высоты и ширины зависит от выбора системы координат.

1. Балки ступенчатого сечения

К балкам ступенчатого сечения относятся балки, имеющие постоянное сечение на протяжении некоторого участка, скачкообразно изменяющееся в начале и конце участка. В зависимости от того, какой именно параметр изменяется, балки переменного сечения можно разделить на несколько подвидов:

1. а. Балки со ступенчато изменяющейся шириной поперечного сечения.

1.б. Балки со ступенчато изменяющейся высотой сечения. К таким балкам можно отнести монолитные железобетонные перекрытия по ригелям. Если рассматривать такие перекрытия, как однопролетные, то ригели будут локальными изменениями высоты сечения. Между тем более правильно такие перекрытия рассматривать, как многопролетные неразрезные балки, при этом ригеля являются дополнительными упругими опорами, но если крайние пролеты имеют усиленное армирование для восприятия моментов, максимальных в крайних пролетах, то даже при постоянной высоте сечения такие перекрытия можно рассматривать, как балки со ступенчато изменяющейся высотой сечения в крайних пролетах. Дело в том, что железобетон - композитный материал и приведенный центр тяжести сечения, через который проходит ось стержня изменяет свое положение не только при появлении трещин, но и при изменении диаметра арматуры.

1.в. Балки со ступенчато изменяющейся высотой и шириной сечения. Примером таким балок являются валы с выточками.

2. Балки постоянной высоты и переменной ширины

2.а. Изменение ширины можно выразить линейной зависимостью.

2.б. Изменение ширины можно выразить другой математической зависимостью.

2.в. Изменение ширины очень трудно выразить математической зависимостью.

3. Балки постоянной ширины и переменной высоты

3.а. Изменение высоты можно выразить линейной зависимостью.

3.б. Изменение высоты можно выразить другой математической зависимостью. К таким балкам можно отнести железобетонные элементы прямоугольного сечения с трещинами в растянутой зоне сечения.

3.в. Изменение высоты очень трудно выразить математической зависимостью.

4. Балки переменной высоты и ширины

4.а. Изменение высоты и ширины можно выразить линейной зависимостью.

4.б. Изменение высоты ширины можно выразить другой математической зависимостью. К таким балкам можно отнести железобетонные элементы непрямоугольного сечения с трещинами в растянутой зоне.

4.в. Изменение высоты ширины очень трудно выразить математической зависимостью.

Отдельный интерес представляют балки с перфорированной стенкой и фермы, которые также можно рассматривать как балки переменного сечения, если соединение в узлах не шарнирное, а жесткое. Ну а кто выполнял расчет для всех растений и животных, да и для самого человека - до сих пор остается загадкой, известно лишь то, что расчеты эти выполнены с непостижимой для человеческого ума точностью и предусмотрительностью, ну а безукоризненная реализация этих расчетов вызывает еще большее восхищение. Достаточно взглянуть на ближайшее дерево, представляющее собой с точки зрения строительной механики жестко защемленный непрямолинейный стержень очень переменного сечения. При этом дерево не только выдерживает снеговые, ветровые нагрузки, нагрузки от многочисленных птиц, животных, иногда человека, но еще и живет своей малопонятной жизнью.

Человек пока не научился создавать подобные конструкционные материалы, зато очень хорошо научился пользоваться природными материалами. Например, наши предки использовали изделия из древесины в качестве балок перекрытия, причем на заре строительства, когда из деревообрабатывающего оборудования у человека был только кремниевый топор, эти балки были переменного сечения, так как представляли собой бревна, имевшие различный диаметр в начале и конце балки. При этом никаких особенных расчетов, как это принято сейчас, не делалось. Так как ни строительная механика, ни теория сопротивления материалов, ни даже сам язык, используемый человеком для общения, еще не сформировались.

Сейчас, когда разделы физики, изучающие закономерности взаимодействия сил и особенности возникновения напряжений в различных материалах, достигли значительных успехов, а строительные технологии поднялись на очень высокий уровень, балки переменного сечения используются еще чаще, а в будущем интерес к балкам переменного сечения будет только возрастать, в основном потому, что человек стремится использовать окружающий его мир на все 100%, а современные балки постоянного сечения, материал которых используется на 20-40% станут непозволительной роскошью.

Впрочем, особенности расчета балок переменного сечения - это отдельная тема.

На главную домой

Категории:
Оценка пользователей: Нет
Переходов на сайт:1072
Комментарии:

Комментариев нет

Добавить свой комментарий:

Имя:

E-Mail адрес:

Комментарий:

Ваша оценка:

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).




советы по строительству и ремонту



После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью и адресом электронной почты. Если вы хотите задать вопрос, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Спасибо. Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий к соответствующей статье.

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

На всякий случай кошелек webmoney: R158114101090

Или: Z166164591614


Доктор Лом. Первая помощь при ремонте, Copyright © 2010-2016