3.5. Единицы измерения, используемые при расчетах строительных конструкций

Единицы измерения, принятые в настоящее время для расче­тов строительных конструкций, определяются строительными нормами СН 528-80 «Перечень единиц физических величин, под­

лежащих к применению в строительстве».

Таблица 3.1

Из табл. 3.1 видно, что, зная плотность материала, можно оп­ределить его удельный вес по формуле у=р£, где g— ускоре­ние свободного падения, £=9,81 м/сек2 (допускается в расчетах принимать £~ 10 м/сек2).

При расчете возникает необходимость перевода единиц измере­ния. Обычно нагрузки, силы определяются в кН, так как Н слиш­ком малая величина. Для ориентировки в соотношении единиц из­мерения следует знать, что 1 кПа = 1 кН/м2; 1 МПа = 1000 кПа; 0,1 МПа= 1 кН/см2.

Примеры и некоторые указания по сбору нагрузок

Пример 3.1. Плотность железобетона р = 2500 кг/м3, определить удельный вес железобетона.

Решение.

1. Вычисляем удельный вес железобетона у=р#= 2500-10 = = 25000 Н/м3 = 25 кН/м3.

Пример 3.2. Определить нагрузку от собственного веса желе­зобетонной колонны по следующим данным: сечение колонны ЬИ = 300 х 300 мм, высота /=4,5 м.

Решение.

1. Находим объем колонны У= ЬЫ= 0,3 ■ 0,3 ■ 4,5 = 0,405 м3.

2. Принимая плотность железобетона из примера 3.1, на­ходим нормативную нагрузку от собственного веса колонны АГи= 0,405 -25 =10,125 кН.

3. Определяем расчетную нагрузку от собственного веса колон­ны, принимая коэффициент надежности по нагрузке ^=1,1 (табл. 1 СНиП 2.01.07-85*), N= А^= 10,125-1,1 = 11,138 кН.

Нагрузку от собственного веса сборных железобетонных кон­струкций можно определить, пользуясь массами этих конструк­ций, которые указаны в каталогах.

Пример 3.3. В соответствии с данными каталога сборная желе­зобетонная балка имеет массу т- 1,5 т, определить нагрузку от собственного веса балки.

Решете.

1. Определяем нормативную нагрузку Nn-mg~ 1,5-10= 15 кН (если вместо тонн подставить килограммы, то получим нью­тоны).

2. Определяем расчетную нагрузку N= М„уг= 15* 1,1 = 16,5 кН.

Для определения нагрузки от собственного веса стальных

конструкций учитывают, что плотность стали принимается р = 7850 кг/м3, или пользуются массами погонного метра проката, которые приводятся в сортаменте прокатных элементов (см. При­ложение 1).

Пример 3.4. Определить нагрузку от собственного веса равно­полочного уголка 50 х 50 х 5, длиной /= 5,0 м.

Решение.

1. В соответствии с сортаментом уголков масса 1 м длины силы трения по плоскости контакта балки и опоры (или теперь в точке опирання балки) отсутствуют (опоры, в которых пренебрегают силой трения, называют идеальными).

Полученная на основе принятых упрощений схема балки на­зывается ее расчетной схемой.

Таким образом, расчетная схема любой конструкции вообще и балки в частности — это идеализированное изображение конструк­тивной схемы, в которой не отражены свойства, незначительно влияющие на точность расчета.

Для получения расчетной схемы балок, изображенных на рис. 4.1, подробно рассмотрим их опоры. При этом также будем различать конструктивную и расчетную схемы опор балки.

Будем считать, что расчетная схема опоры соответствует кон­структивной при принятых упрощениях, если они имеют одина­ковые статические и геометрические (или кинематические) при­знаки. Под геометрическими признаками подразумевается коли­чество независимых перемещений рассматриваемого сечения (в данном случае концов балки). Под статическими признаками подразумевается количество реактивных опорных усилий.

Покажем, как будут выглядеть расчетные схемы опор для же­лезобетонной балки, изображенной на рис. 4.1, о. Конструктив­ная схема правой опоры В представлена на рис. 4.4, а. С точки зрения геометрии такая опора препятствует только вертикально­му перемещению конца балки, но допускает горизонтальное пе­ремещение (если пренебречь силами трения), и под нагрузкой происходит поворот торцевого сечения о—Ь на некоторый угол Ф,.

Рис. 4.4. Схема шарнирно-подвижной опоры: а) конструктивная схема; б) расчетная схема;

1 — балка до приложения силы Г; 2— балка после приложения силы Р; 3 — шарнир; 4 — опорный стержень

Очевидно, изображенная расчетная схема правой опоры впол­не соответствует конструктивной и по геометрическим признакам, так как опорный стержень препятствует только вертикальному перемещению, и по статическим признакам, так как возникает единственная реакция по направлению опорного стержня. Такая опора (и ее расчетная схема) называется шарнирно-подвижной: шарнирной потому, что допускает поворот сечения балки на опо­ре, и подвижной потому, что допускает горизонтальное переме­щение конца балки.

Рис. 4.5. Схема шарнирно-неподвижной опоры: а) конструктивная схема; б) расчетная схема; 1 — балка до приложения силы Р; 2— балка после приложения силы Р; 3— шарнир;

4 — опорные стержни

Конструктивная схема опоры А представлена на рис. 4.5, а. С точки зрения геометрии такая опора характерна тем, что пре­пятствует вертикальному и горизонтальному перемещениям и до­пускает поворот сечения с—с! на опоре на некоторый угол заданной конструктивной схеме вводимые упрощения и гипотезы должны давать разумную расчетную схему.