Расчет ж/б балки прямоугольного сечения. Занятие 56. Практическая работа 8

Похожие презентации:

Творческий проект «Умный дом»

Грузоподъемные машины. (Лекция 4.1.2)

Основы архитектуры и строительных конструкций. Основы проектирования

Лакокрасочные материалы. Виды, состав

Металлические конструкции

Виды кранов

Общие сведения о кранах

Классификация крыш и покрытий

Фундамент. Классификация фундаментов

Свайные фундаменты. Классификация. (Лекция 6)

1. Практическая работа № 8

«Расчет ж/б балки прямоугольного сечения
• Основная идея расчёта сводится к тому, чтобы добиться баланса
между прочностью бетона на сжатие и прочностью арматуры на
растяжение.

3. Расчет:

•1. Геометрические параметры балки
•1.1. Определение длины балки.
• Рассчитать реальную длину балки проще всего. Главное, что мы
заранее знаем пролет, который должна перекрыть балка. Пролет это расстояние между несущими стенами для балки перекрытия
или ширина проема в стене для перемычки. Длина балки должна
быть больше пролета на ширину опирания на стены. Ширина опор
зависит от прочности материала конструкции под балкой и от
длины балки, чем прочнее материал конструкции под балкой и
чем меньше пролет, тем меньше может быть ширина опоры.
Теоретически рассчитать ширину опоры, зная материал
конструкции под опорой можно точно также, как и саму балку, но
обычно никто этого не делает, если есть возможность опереть
балку на кирпичные, каменные и бетонные (железобетонные)
стены на 150-300 мм при пролетах 2-10 метров. Для стен из
пустотелого кирпича и шлакоблока может потребоваться расчет
ширины опоры.

5. 1.2. Предварительное определение ширины и высоты балки и класс бетона, арматуры.

• «геометрические параметры зачастую нам заданы внешними факторами
и порой требуется посчитать, сможем ли мы вложиться в отведённое
нам пространство, а если не сможем, то сколько нужно арматуры»
• Для балок перекрытия ширина может быть какой угодно, но обычно
принимается не менее 10 см и кратной 5 см (для простоты расчетов).
• Высота балки принимается из конструктивных или эстетических
соображений. Можно использовать пропорции: от 1/8L до 1/12L
• Класс бетона В20-В30

6. 2. Расчетная схема. Определение опор

• С точки зрения сопромата, будет ли это перемычка над
дверным или оконным проемом или балка перекрытия,
значения не имеет. А вот то как именно балка будет
опираться на стены имеет большое значение. С точки
зрения строительной физики любую реальную опору
можно рассматривать или как шарнирную опору, вокруг
которой балка может условно свободно вращаться или
как жесткую опору. Другими словами жесткая опора
называется защемлением на концах балки.

7. 1. Балка на двух шарнирных опорах.

Если железобетонная балка устанавливается в проектное
положение после изготовления, ширина опирания балки
на стены меньше 200 мм, при этом соотношение длины
балки к ширине опирания больше 15/1 и в конструкции
балки не предусмотрены закладные детали для жесткого
соединения с другими элементами конструкции, то такая
железобетонная балка однозначно должна
рассматриваться как балка на шарнирных опорах. Для
такой балки принято следующее условное обозначение:

8. Балка на двух шарнирных опорах

9. 2. Балка с жестким защемлением на концах

• Если железобетонная балка изготавливается непосредственно в
месте установки, то такую балку можно рассматривать, как
защемленную на концах только в том случае, если и балка и
стены, на которые балка опирается, бетонируются
одновременно или при бетонировании балки предусмотрены
закладные детали для жесткого соединения с другими
элементами конструкции. Во всех остальных случаях балка
рассматривается, как лежащая на двух шарнирных опорах. Для
такой балки принято следующее условное обозначение:

10. 2. Балка с жестким защемлением на концах

11. 3. Многопролетная балка.

• Иногда возникает необходимость рассчитать железобетонную
балку перекрытия, которая будет перекрывать сразу две или даже
три комнаты, монолитное железобетонное перекрытие по
нескольким балкам перекрытия или перемычку над несколькими
смежными проемами в стене. В таких случаях балка
рассматривается как многопролетная, если опоры шарнирные. При
жестких опорах количество пролетов значения не имеет, так как
опоры жесткие, то каждая часть балки может рассматриваться и
рассчитываться как отдельная балка.

13. 4. Консольная балка

• Балка, один или два конца которой не имеют опор, а
опоры находятся на некотором расстоянии от концов
балки, называется консольной. Например плиту
перекрытия над фундаментом, выступающую за
пределы фундамента на несколько сантиметров,
можно рассматривать как консольную балку, кроме
того перемычку, опорные участки которой больше l/5
также можно рассматривать как консольную и так
далее.

14. Консольная балка.

15. 3. Определение нагрузки на балку 4. 5.

16. Проверка прочности по касательным напряжениям.

17. Прочность по наклонным сечениям

18. Ширина приопорных участков

19. Прогиб

•f = k5qlᶣ/384EIp
СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия.
Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*
(с Изменениями N 1, 2)
т. Д.1

English     Русский Правила

Специалистам по сборным ЖБК | IDEA StatiCa

Комплексный расчёт балок с учётом стадийности, других деталей и отверстий.

IDEA StatiCa для Бетона

Оптимизируйте ваши решения и будьте уверены в их надёжности и соответствии нормам.

• Проверка ЖБ сечений для балок, плит, стен и колонн 
• 40 готовых шаблонов и произвольная геометрия 
• Все проверки по 1 и 2 ПС. Проверка огнестойкости 
• Составные сечения типа бетон-бетон 

• Балки любой топологии. Нелинейные прогибы
• Армирование и проверки по нормам для стен и балок 
• Трещиностойкость и проверка прогибов. 
• Учёт упрочнения при сжатии и разупрочнения при растяжении
• Автоматическое определение оптимального расположения арматуры

Расчёт и проверки по нормам балок и других деталей

Заводские панели

Консоли

Опорные балки

Нестандартные балки

Преднапряжённые элементы

Подвесы

Расчёт и проверка сложных балок

Больше никаких сложностей при работе с нестандартными балками.

Учёт стадийности возведения, закладных деталей и отверстий. IDEA StatiCa Concrete позволит быстро и безопасно выполнить все проверки, охватывая такие вопросы как проверка устойчивости при изгибе, проверка на сдвиг и проверка напряжений по границе раздела частей составного сечения. 

Комплексные расчёты и проверки по нормам за считанные минуты

Общая проверка

Учёт совместной работы

Кручение

Прогибы

Эпюры напряжений в 3D

Шаблоны армирования

Оптимизация арматуры

IDEA StatiCa эффективно работает с различными типами областей разрыва сплошности, такими как стеновые панели, балки с подрезками, отверстия, подвесы, консоли и участки над опорами. IDEA StatiCa поможет определить необходимое количество арматуры и оптимальные места её размещения. 

Все необходимые проверки по 1 и 2 ПС

Совместное действие N-M-M

Нелинейная ползучесть

Стадийность возведения

Ограничение напряжений

Учёт совместной работы

Проверка прогибов

Полные отчёты.

Единый инструмент

Формирование отчёта при работе с несколькими программами отнимает много времени. В IDEA StatiCa Concrete отчёт создаётся за считанные минуты и включает в себя все необходимые  проверки по 1 и 2 ПС (с учётом совместного воздействия усилий и огнестойкости). Его всегда можно экспортировать в различные форматы и настроить под себя.

Требуется помощь?

Наши инженеры-разработчики подготовили для вас много полезных материалов в Центре Поддержки

Ян Кубичек
Руководитель группы — обслуживание клиентов

Посетите наш

Центр Поддержки

Попробуйте IDEA StatiCa бесплатно

Получите бесплатную пробную версию IDEA StatiCa 

Попробовать бесплатную 14-дневную версию Узнать стоимость

Широкие полочные балки согласно IS-808 – The Civil Sutras

Размеры Детали

20 9 9 9 09 10 0 0 .1 2 09 90 3 0 9 0 8 9 0 9 5 009 0 8,01008 61,3 10 8 10 59 10 59 400 8 185

Обозначение	Масса (кг/м)	Площадь сечения (мм) (кв. мм)	9	9	9	Ширина (мм)
ШБ 150	17,0	21,7	150	100
28.1	175	125
ВБ 200	28,8	36,7	200	140
ВБ 200*	52,0	152
ВБ 225	33,9	43,2	225	150
ВБ 250	40,9	52,0	250	200
ВБ 300	300	200
ВБ 350	56,9	72,5	350	200
ВБ 400	0,8 90 90 0 66,97 90 009	400	200
ВБ 450	79.4	101	450	200
ВБ 500	95,2	121	500	250
0 59 2	143	550	250
ВБ 600	134	170	600	250
ВБ 900 905	600	250
Обозначение	Масса (кг/м)	Площадь сечения (кв. мм)	Глубина (мм)	Ширина (мм)

9,0008 0,94 9008 9 909 800 8 11,4 4 ВБ 9009 0009 90 008 96,0 0 08008 ВБ 11,8

Обозначение	Толщина стенки (мм)	Толщина полки (мм)	09 Толщина полки (мм)	09 09	R1 (мм)	R2 (мм)
WB 150	5,4	7,0	96,0
ВБ 175	5,8	7,4	96,0	8,0	4,0
ВБ 200	6,1	9,0	96,0	9,0	0,0 7	ВБ 200*	8,9	16,5	98,0	15,5	7,6
ВБ 225	6,4	9,9	96,0	9,0 9	19008 0,5	ВБ 250	6,7	9,0	96,0	10,0	5,0
ВБ 300	7,4	10,0	96,0	11,0	5,5
ВБ 900	96,0	12,0	6,0
ВБ 400	8,6	13,0	96,0	13,0	6,5
9. 2	15.4	96.0	15.0	7.0
ВБ 500	9,9	14,7	96,0	15,0	7,5
ВБ 550	9 090 70 70	16,0	8,0
ВБ 600	11,2	21,3	96,0	17,0	8,5
23,6	96,0	18,0	9,0
Обозначение	Толщина полотна ( мм)	Толщина полки (мм)	Наклон полки (мм)	R1 (мм)	R2 (мм)

Свойства сечения

7 20 8,03009 7 . 59 8,48 3500 8 471см Ix (см4)

09

0 Обозначение	Ix (см4)	Iy (см4)	rx (см)	ry (см)	Zx (см3)	Zy (см3)
8 WB 839	94,8	6,22	2,09	112	19,0
ВБ 175	1510	189	173	30,2
ВБ 200	2620	329	8,46	8 2,99	263	47,0
ВБ 200*	4790	814	8,48	107
ВБ 225	3920	449	9,52	3,22	349	59,8
ВБ 250	5940	858	10,7	9 40 75	85,7
ВБ 300	9820	990	12,7	4,02	655	99,0
ВБ 350 8 50008 008 1180	14,6	4,03	887	118
ВБ 400	234090
1390	16,6	4,04	1170	139
ВБ 450	100090	0	18,6	4,11	1560	171
ВБ 500	52300	2990	20,8	4,96 09009 0 08009 08008 239
ВБ 550	74900	3740	22,9	5. 11	2720 9 299
ВБ 600	106000	4700	25,0	5,24	76 66 3040	9
ВБ 600	116000	5300	25,0	5,35	3850	424
Обозначение	rx (см)	ry (см)	Zx (см3)	Zy (см3)

Проблемы измерения широких и расходящихся пучков

Автор:

Йони Гройсман, Карол Санилевич, Рой Йифтах, доктор Саймон Ранкель многие чувствительные приложения на быстрорастущих рынках. Чтобы гарантировать высокое качество устройств, необходимо анализировать профиль луча, но эти широкие расходящиеся лучи предъявляют особые требования к измерительной системе. С одной стороны, апертуры обычных профилировщиков луча слишком малы, чтобы собрать все пятно больших или расходящихся источников света. С другой стороны, расходящиеся лучи нельзя точно измерить с помощью обычных детекторов, поскольку квантовая эффективность детектора сильно зависит от угла падения. Эти проблемы были решены с помощью Ophir Wide Beam Imager – WB-I, откалиброванного оптического аксессуара для камер с профилированием луча, на основе рассеивателя с апертурой диаметром 45 мм и формирователя изображения, предназначенного для измерения дальнего поля.

Рис. 1. Ophir Wide Beam-Imager (WB-I)

Области применения и ограничения
Существует несколько типов широкоугольных или расходящихся источников света, таких как светодиоды или оптоволоконные осветители, которые можно измерять с WB-I, но его основное применение — измерение VCSEL в дальней зоне. Лазеры с поверхностным излучением с вертикальным резонатором (VCSEL) представляют собой тип полупроводникового лазерного диода. В отличие от лазерных диодов с краевым излучением, лазеры VCSEL излучают вверх и поэтому могут быть легко упакованы в виде массивов излучателей, содержащих сотни излучателей на одном кристалле.

Маломощные VCSEL используются для высокоскоростной передачи данных, 3D-зондирования (например, распознавания жестов и лиц) и датчиков приближения, а высокомощные VCSEL предназначены для лидаров и других приложений дистанционного зондирования.

Многие из этих приложений работают от батарей, поэтому потребление энергии должно быть сведено к минимуму. Чтобы обеспечить правильную работу устройств VCSEL, важно измерять и анализировать мощность VCSEL, профиль луча и шум. Хотя существует множество методов измерения мощности излучения VCSEL, для профилирования их выходного луча обычно требуется громоздкое лабораторное оборудование, которое не помещается в производственные линии и неудобно для испытаний «на месте».

Вторая проблема связана с углом падения: Квантовая эффективность стандартных детекторов (таких как кремниевые фотодиоды или ПЗС-сенсоры) сильно зависит от угла падения — на целых 10 % на каждые 15 градусов. Таким образом, они не могут точно измерить расходящиеся лучи. WB-I захватывает луч и отображает распределение его мощности на камеру с точностью лучше 5%. Давайте посмотрим, как достигается эта точность.

Визуализация широкого луча
Устройство WB-I улавливает широкие лучи на диффузионном экране и повторно отображает их для получения полной и точной карты распределения интенсивности света. Компактная оптическая система предназначена для использования с системами профилирования луча на основе камеры вместе с измерительным программным обеспечением Ophir BeamGage. WB-I — прочный, компактный, пыленепроницаемый, «готовый к использованию» аксессуар, предназначенный как для производственных условий, так и для обслуживания у заказчика. Благодаря апертуре диаметром 45 мм и углу падения 140 градусов можно отображать лучи любой формы (круглые, линейные или квадратные), которые слишком расходятся и слишком велики для сенсора камеры (рис. 2) с заданным масштабированием. фактор. Само измерение происходит мгновенно и требует минимальных настроек для оптимизации под различную интенсивность освещения. Расстояние между измеряемым источником света и рассеивателем WB-I варьируется от одного мм до нескольких десятков мм в зависимости от типа испытания и применения.

Рис. 2. Схема установки при использовании Ophir WB-I с камерой SP920s

Компоненты WB-I (рис. 2):

• Непрозрачная рассеивающая поверхность (1) с 45 мм CA
• Объектив изображения (2)
• Камера (3), напр. Ophir SP920s с программным обеспечением BeamGage (приобретается отдельно)
• Два фильтра нейтральной плотности (4)

Давайте подробнее рассмотрим, что и как использовать WB-I.

 

Профилирование луча VCSEL
Как уже говорилось, распределение энергии VCSEL напрямую зависит от таких параметров, как ток, ширина импульса и частота повторения, температура и срок службы устройства. Следовательно, важно измерять угловое распределение VCSEL на различных этапах производственного процесса, а также в ходе исследований и разработок и полевого обслуживания. Аксессуар WB-I обеспечивает гибкое измерение расходящихся лучей и предоставляет ценную информацию в различных сценариях:

Поведение VCSEL при тесте развертки LIV
VCSEL находятся в так называемом «светодиодном режиме», когда подается только малый ток. Как только ток, подаваемый на VCSEL, увеличивается, его профиль луча меняется на «лазерный режим». Этот сдвиг происходит очень быстро, и определение точных электрооптических значений во время этого процесса очень важно. Это одна из причин, по которой «испытание развертки светового тока-напряжения (LIV)» используется для определения характеристик лазерного диода в работе. Наблюдение за изменениями профиля луча во время такого испытания дает важную дополнительную информацию. Поскольку аксессуар WB-I вместе с камерой и программным обеспечением BeamGage обеспечивает анализ и визуализацию формы луча в режиме реального времени, можно легко обнаружить изменения формы луча из-за различных приложенных токов.

VCSEL без крышки диффузора
В зависимости от области применения и стадии производства VCSEL можно измерять с крышкой диффузора или без нее. В обоих случаях измерение можно проводить с помощью прибора WB-I. Ниже приведены два примера массивов VCSEL с крышкой диффузора и без нее.

Рис. 3. Образец источника VCSEL без диффузора: изменение формы пучка в зависимости от приложенного тока.

Поскольку изменения формы луча можно отслеживать в зависимости от приложенного тока, можно легко диагностировать любые электронные или оптические отклонения продукта.

Рис. 4. Профиль образца источника VCSEL (показан на рис. 3)

На рис. 4 представлен график изменения формы луча в зависимости от тока. На нем ясно видно, что гауссов пучок становится плоской вершиной и переходит в двойную моду при изменении тока с 0,74 А на 0,92 А.

VCSEL с крышкой диффузора
что показывает различное угловое распределение энергии.

Рис. 5. VCSEL с крышкой диффузора: форма луча изменяется в зависимости от приложенного тока.

Рис. 6. Поперечное сечение профиля пучка образца ВИЛ с крышкой диффузора.

Поперечное сечение профиля пучка образца VCSEL с крышкой диффузора (см. рис. 6) иллюстрирует изменение формы от гауссовой к квадратной. Цилиндр и общая мощность увеличиваются с приложенным током.

Измерение расходимости луча
Для измерения расходимости луча, что важно для оценки качества VCSEL, светодиодов и волоконных осветительных приборов, необходимо точное измерение угловой освещенности.

Непрозрачный диффузор, используемый в WB-I, позволяет измерять расходящиеся лучи до 140° AOI, что намного лучше, чем другие методы, такие как лезвие ножа, основанные на использовании измерителя мощности. На рис. 7 показаны различия между измерениями фотодиодного датчика и WB-I с камерой. С увеличением угла показания мощности фотодиодов перестают быть достоверными.

Рис. 7. Линейность распределения энергии WB-I для направленного света по сравнению с измерениями фотодиодного датчика.

Благодаря равномерному рассеиванию света при больших углах падения WB-I позволяет измерять сильно расходящиеся лучи, до 70° AOI (угол раскрытия 140°)

Рис. 8. Диаметр луча как функция расстояния.

Как показано на рис. 8, анализ диаметра луча как функции расстояния между источником и WB-I дает дополнительную информацию. В нашем примере он показывает линейное поведение во всем диапазоне. Это позволяет точно измерять углы расхождения источников света. Для расчета расходимости необходимо ввести в программу BeamGage расстояние между источником света и рассеивателем аксессуара WB-I. На основе этого ввода и измеренной ширины луча (или предварительно выбранной пользователем) алгоритм вычисляет расхождение, отображаемое в мрадах или градусах °.

Опять же, при измерении VCSEL могут проявляться различия: они показывают разное расхождение для разных токов при переходе от «светодиодного режима» к «лазерному режиму».

Рис. 9. VCSEL, расположенный на расстоянии 60 мм от WB-I, показывает расходимость 472 мрад при токе 0,4 А и 381 мрад при токе 0,8 А. , WB-I измеряет не только VCSEL, но и светодиоды. Поскольку их расходимость обычно намного выше, чем у VCSEL, тесты проводились с двумя разными светодиодными источниками. Результаты можно увидеть на рисунках 10 и 11.

Рис. 10. Расчетная расходимость луча 1303 мрад для образца красного светодиода, расположенного на расстоянии 8 мм от WB-I.

Рис. 11. Расчетная расходимость луча 1236 мрад для синего светодиода, расположенного на расстоянии 8 мм от WB-I.

Расчет дивергенции – советы и рекомендации
Для получения надежных измерений, особенно с очень расходящимися лучами, мы хотим поделиться некоторыми советами по программному обеспечению:

 

• На вкладке расчета BeamGage мы рекомендуем использовать расчет ширины луча на полувысоте — 50% пик.
• Параметр «Оптическое масштабирование» должен быть равен 8,15, что соответствует объективу видеонаблюдения WB-I.
• Расчет дивергенции должен производиться в соответствии с параметром «Широкий угол FF» (Дальнее поле) и должно быть указано расстояние от рассеивателя WB-I до источника света. * В случае сильно расходящихся источников света, таких как светодиоды, мы рекомендуем располагать их рядом с рассеивателем WB-I. Выше 8 мм расчет расхождения может показать неправильные результаты. Для менее рассеивающих источников света, таких как лазеры или VCSEL, расстояние для расчета расходимости может достигать десятков миллиметров.

Измерение WB-I источников света, показывающих спекл-структуру
Спекл-проблемы
При измерении коллимированных лазерных лучей взаимодействие между лазером и диффузной структурой поверхности WB-I может вызвать спекл-структуру на датчике профиля луча. Это явление вызвано интерференцией монохроматического лазерного излучения и рассеивающей поверхности. Его можно легко сгладить программным алгоритмом программы BeamGage.
 
С помощью функции фильтра нижних частот (ФНЧ) в программном обеспечении BeamGage можно значительно уменьшить наблюдаемую зернистость, поскольку она превращает профиль луча с большим количеством пространственных шумов в оптимизированное изображение.
 
Чтобы узнать больше об алгоритме свертки сглаживания данных, см. эту презентацию.
 
Функция LPF программного обеспечения BeamGage находится на вкладке «Захват» > и находится на панели «Обработка»:

Пример применения с использованием функции LPF
В описанной ниже ситуации расходящийся пучок 632 нм Гелий-неоновый лазер измеряли с помощью системы WB-I. Наблюдалась выраженная спекл-структура. Для сглаживания спекл-эффекта использовались различные фильтры нижних частот.

Рис. 12. Спекл-эффект, сглаженный функцией LPF

Рис. 13. Сравнение профилей функций LPF различных матриц, демонстрирует сглаживание спекл-эффекта.

Как показано, функция LPF сгладила спекл-эффект без ущерба для ширины луча (D4σ), интенсивности и других параметров луча.

Кроме того, обратите внимание на этот совет по применению:
Установка WB-I может располагаться как горизонтально, так и вертикально. Таким образом, и камеру, и всю установку можно легко повернуть, чтобы она соответствовала любой ориентации источника света.

Заключение
Разработав аксессуар WB-I, компания Ophir упростила измерение широко расходящихся источников света. VCSEL и светодиоды теперь можно легко измерить в производственном процессе, в исследованиях и разработках, а также на объектах заказчика.