Побудова епюри матерів. Конструювання балки
Балка акведука армується зварними каркасами: прольотними та надопорними. При армуванні необхідно дотримуватися певних конструктивних вимог, які мають забезпечити необхідну довговічність та надійність конструкцій, при цьому витрати матеріалів і праці повинні бути мінімальними.
Поздовжня робоча арматура розраховується на дію максимальних прольотних та опорних моментів. Оскільки згинальні моменти по довжині балки змінюються, то певно, що така кількість арматури по всій її довжині не потрібна. Тому в перерізах, де ці моменти менші, з метою економії матеріалу частину стержнів можна обривати. При цьому необхідно враховувати, що в прольоті можна обірвати не більше половини площі перерізу робочої арматури, а також що в одному перерізі обривається не більше половини арматури, тому якщо підібрана арматура різних діаметрів, то завжди обривається арматура меншого діаметру. Для визначення місць обриву будують епюру матеріалів.
Епюра матеріалів – це графічне зображення несучої здатності елемента в кожній його точці, тобто зображення моментів, які можуть сприйняти відповідні перерізи балки. Вона наочно показує для кожного перерізу балки перевищення згинального моменту, який може сприйняти поперечний переріз з даною арматурою, над згинальним моментом від зовнішнього навантаження. Це перевищення повинно бути мінімальним, а тому арматурні стержні обриваються по довжині балки. За епюрою матеріалів встановлюють точки теоретичного та фактичного обриву стержнів.
Якщо балки сконструйовані правильно, то епюра матеріалів буде описана по відношенню до епюри згинальних моментів від зовнішнього навантаження. Якщо ж епюра матеріалів перетинає епюру згинальних моментів, то на даній ділянці міцність нормальних перерізів балок буде недостатньою і балка зруйнується.
Несучу здатність балки обчислюють за формулою
,
(54)
де h0i , Аsi – робоча висота перерізу та площа поперечної арматури у відповідному місці балки (враховуються обрив арматури);
;
(55)
,
(56)
де bі – розрахункова ширина перерізу балки.
Стержні, які обривають згідно епюри матеріалів, необхідно завести за точку теоретичного обриву на довжину анкеровки, що визначається за формулами
,
(57)
,
(58)
де Qi – величина поперечної сили в точці теоретичного обриву,
d – діаметр стержня, який обривають,
qswi – погонне зусилля в поперечних стержнях у зоні обриву:
,
(59)
де swi – крок поперечних стержнів у місці теоретичного обриву.
Після побудови епюри матеріалів, яку виконують в масштабі на міліметровому папері формату А3, виконують конструювання каркасів балки. При цьому необхідно дотримуватись наступних правил:
довжину поздовжньої арматури визначають, враховуючи точки теоретичного обриву стержнів та довжини їх анкерування,
в місцях фактичного обривання стержнів необхідне влаштування поперечних стержнів (в разі потреби поздовжній стержень завести далі за точку фактичного обриву, щоб не порушувати крок поперечних стержнів),
поздовжні стержні не доводяться до торців балок на 15 мм,
мінімальна довжина кінців поздовжніх стержнів (віддаль від торця стержня до осі крайніх поперечних стержнів) повинна бути не меншою с1≥25 мм (див. рис. 8.1), а мінімальна довжина кінців поперечних стержнів (віддаль від торців стержнів до осі крайніх поздовжніх стержнів) – с2≥20 мм і с2≥d (d – діаметр поздовжніх стержнів),
захисний шар бетону для поперечної арматури приймають не менше 15 мм,
монтажна арматура в каркасах приймається діаметром 8, 10 або 12 мм (клас арматури такий самий як і робочої) і враховується при побудові епюри матеріалів для визначення місць обриву опорної арматури,
в приопорних ділянках балки (1/4 прольоту) поперечні стержні встановлюються з кроком ssw1, який визначений розрахунком (п. 7), а в середній частині прольоту ssw2 – за конструктивними вимогами.
Рис. 8.1. Приклад зварного каркаса (в прольоті)
При виконанні каркасів необхідно прагнути до зменшення їх типорозмірів, тобто при незначних розходженнях в розмірах (до 100 мм) для різних каркасів (стержнів) приймати більший з них.
Приклад побудови епюри матеріалів для п’ятипролітної балки наведений у п. 9.8.