III. Подбор и раскладка арматурных сеток и каркасов в плитной части и второстепенной балке монолитного ребристого перекрытия.
Многопролетные балочные плиты в соответствии с характером эпюры моментов армируют рулонными сетками с продольным расположением рабочей арматуры; рулон раскатывают по опалубке поперек второстепенных балок. Сетки перегибают на расстоянии 0,25l от оси опоры (в местах нулевых моментов) и укладывают на верхнюю арматуру каркасов второстепенных балок. В первом пролете на основную сетку плиты укладывают дополнительную, которую заводят за опоры на 0,25l. Если нужна более сильная рабочая арматура — диаметром 6 мм и более — плиты армируют в пролете и на опоре раздельно рулонными сетками с поперечным расположением рабочей арматуры, см. рисунок ниже. Возможен вариант армирования отдельными стержнями.
Рис.8.3. Армирование балочных плит
а, б, - рулонными сетками с диаметром арматуры до 5мм; в,г – отдельными сетками при диаметре арматуры 6мм и более
Конструирование плиты
Как указывалось выше.конструирование плиты монолитного ребристого перекрытия может быть выполнено в трех вариантах:
- с армированием отдельными стержнями;
- с армированием плиты сварными сетками с поперечным расположением рабочих стержней;
- с армированием плиты сварными рулонными сетками с продольным расположением рабочих стержней.
Требуемую
площадь рабочей арматуры на 1м ширины
плиты определяют по соответствующему
расчетному значению изгибающего момента,
действующему в сечении, как для изгибаемых
элементов прямоугольного сечения с
одиночной арматурой и высотой равной
толщине плиты. По расчетной площади
арматуры
подбирают рабочую и распределительную
арматуру плиты.
При армировании монолитной плиты по первому варианту расстояние между рабочими стержнями, доводимыми до опоры плиты, не должно превышать 400мм, причем площадь сечения этих стержней на 1м ширины плиты должна составлять не менее 30% площади сечения стержней в пролете, определенной расчетом по наибольшему изгибающему моменту. Площадь сечения распределительной арматуры в плитах должна быть не менее 10% площади сечения рабочей арматуры в месте наибольшего изгибающего момента, диаметр и шаг стержней поперечной арматуры можно принимать по данным табл. 7.1. При толщине плиты h<150мм расстояние между осями стержней рабочей арматуры должно быть не более 200мм, при h>150мм – не более 1,5h. Табл. 7.1
Диаметр и шаг стержней распределительной арматуры, мм
Ø стержней рабочей арматуры, мм |
Шаг стержней рабочей арматуры, мм |
|||||
100 |
125 |
150 |
200 |
250 |
300 |
|
4, 5, 6 |
4 350 |
4 350 |
4 350 |
4 350 |
4 350 |
4 350 |
8 |
5 350 |
5 350 |
4 350 |
4 350 |
4 350 |
4 350 |
10 |
6 350 |
6 350 |
5 350 |
5 350 |
5 350 |
5 350 |
12 |
6 250 |
6 300 |
6 350 |
6 350 |
6 350 |
6 350 |
14 |
8 300 |
8 350 |
8 350 |
6 300 |
6 350 |
6 350 |
Менее трудоемким, а соответственно и более экономичным является армирование плит сварными сетками.
Армирование монолитных плит плоскими сварными сетками применяется при рабочих стержнях Ø 6мм и более. Как в пролетах, так и на опорах плиты устанавливают по одной сетке, кроме первой промежуточной опоры, на которых в целях экономии рекомендуется устанавливать две раздвинутые сетки. Рабочие стержни последних устанавливают из условия, чтобы их длина в одну сторону от грани балки составляла ¼ пролета, в другую – 1/8пролета. В рамках выполнения курсового проекта возможен вариант подбора вместо основной и вспомогательной сетки одной по максимальному изгибающему моменту.
Непрерывное армирование многопролетных балочных монолитных плит толщиной до 100мм рулоннымитиповыми сетками заводского изготовления с продольной рабочей арматурой рекомендуется при требуемом диаметре до Ø6мм включительно. При этом рулоны сеток раскатывают по опалубке вдоль главных балок, поперечные стержни стыкуются внахлестку без сварки. В крайних пролетах и на первой промежуточной опоре, где внутренние усилия больше, дополнительная сетка укладывается поверх основной и заводится за грань первой промежуточной опоры во второй пролет на четверть пролета.
Вначале подбирают основные сетки, в которых площадь сечений стержней на ширине 1м соответствовала найденным из расчета нормальных сечений на всех средних пролетах и промежуточных опорах (за исключением первой промежуточной опоры). Требуемая по расчету дополнительная арматура в крайних пролетах принимается в виде дополнительной сетки, укладываемой поверх основной. Вместо дополнительной сетки можно укладывать отдельные стержни, привязывая их к основной сетке. Дополнительные сетки в крайних пролетах применяются с поперечным расположением рабочей арматуры, т.к. при этом сетку удобно раскатывать вдоль второстепенных балок и при этом уменьшается количество мелкоразмерных плит. Ширина дополнительных сеток принимается такой, чтобы могла перекрывать первый пролет и ¼ величины второго пролета.
Над главными балками устанавливаются конструктивно верхние сетки, площадь сечения поперечных рабочих стержней которых должна составлять не менее 1/3 площади пролетной арматуры плиты. Ширина сетки должна быть такой, чтобы расстояние от грани балки в каждую сторону было не менее ¼ пролета плиты.
Условное обозначение марки сеток:
,
где С – буквенное наименование сварной сетки; ф – диаметр арматуры; В – ширина сетки; L – длина сетки; с1 – длина свободных концов продольных стержней; с2- то же поперечных.
При проектировании сеток в первую очередь рекомендуется применять товарные сетки с параметрами по действующим стандартам. При этом необходимо знать, что сварные сетки из обыкновенной проволоки класса S500 изготавливают Ø4…5мм, а из стержневой арматуры класса S400 – Ø6мм и более. Ширина унифицированных сеток принимается: 1140, 1280, 1340, 1440, 1540, 1660, 2350, 2550, 2660, 2830, 2940, 3030, 3260, 3330, 3560 и 3630мм.
При отсутствии в сортаменте нужных арматурных изделий или при нецелесообразности их использования следует проектировать сетки с учетом возможности их изготовления на высокопроизводительном сварочном оборудовании (многоэлектродные точечные машины) при соблюдении следующих требований:
- ширина сетки не должна быть более 3800мм;
- диаметр продольных стержней класса S 240 для плоских сеток должен быть не более 12мм, класса S400 и S500 – не более 10мм;
- диаметр поперечных стержней класса S 240 не более 10мм, класса S400 – не более 8мм;
- шаг продольных стержней должен быть кратным 50мм и быть не более 500мм и не менее 100мм;
- шаг поперечных стержней должен быть кратным 25мм и быть не более 400мм и не менее 50мм;
- длина сеток ограничена массой рулона 900…1300кг и не должна быть более 9мм.
Подбор и раскладка арматурных сеток и каркасов в плитной части и второстепенной балке монолитного ребристого перекрытия:
Минимальный класс бетона С16/20, минимальный размер защитного слоя бетона 25мм.
Подбор требуемой площади арматуры выполняем по упрощенному деформационному методу.
Максимальный
изгибающий момент в плитной части
.
Рабочая
высота сечения
где 200 мм – толщина плиты;
35 мм – размер защитного слоя;
6/2мм – половина предполагаемого максимального диаметра рабочей арматуры.
Высота сжатой зоны расчетного сечения:
При
использовании арматуры для сеток класса
S500 Ø4…5мм,
,
При
соблюдении
определяем
и требуемая площадь сечения растянутой
арматуры:
Проверяем требуемую площадь арматуры из условия соблюдения минимального процента армирования:
,что
меньше минимально допустимого процента
армирования 0,15%. Тогда требуемая площадь
арматуры из конструктивного условия
По определенной
площади рабочей арматуры можно принять
сетки с продольной
рабочей арматурой Ø6 S500 с шагом 100мм
(площадь поперечного сечения на 1м ширины
плиты будет составлять
).
Поскольку для армирования достаточно сетки с диаметром рабочей арматуры 6мм и менее, рассматриваем наиболее экономичный вариант армирования плиты сварными рулонными сетками.
Между главными балками можно уложить две, три или четыре сетки с нахлестом распределительных стержней не менее 50мм. Принимаем для армирования плиты сетки С1 с унифицированной шириной В=2350мм, длинной L=7500мм.
Над главными балками укладываем конструктивно сетки С2, площадь сечения поперечных рабочих стержней которых должна составлять не менее 1/3 площади пролетной арматуры плиты, шириной не менее:
.
Принимаем ширину сетки В=1280мм.
Фрагмент плана раскладки сеток плиты приведен чертеже.
Расчет
прочности железобетонных элементов на
действие поперечных сил производится
из условия
.
Расчетная поперечная сила, воспринимаемая
железобетонным элементом без поперечного
армирования:
,
но не менее
.
Поскольку условие не соблюдается
принимаем
.
Поскольку
условие
во всех сечениях выполняется, то расчет
поперечной арматуры не производится;
согласно конструктивным требованиям
при толщине плиты 200мм постановка
поперечной арматуры не требуется.
Таблица для практического расчета изгибаемых элементов симметрического сечения (бетон классов по прочности при сжатии С12/15÷С50/60)
Расчетный параметр
Область деформирования |
Коэффициенты |
Относительные деформации, ‰ |
|
|||||||||||||||||||||
x = x/d |
w = C0(1–h) |
h = z/d |
am |
сжатия в бетоне eс (+) |
растяжения в арматуре est (+) |
|
||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|||||||||||||||||
Область 1а |
0,02 |
0,002 |
0,993 |
0,002 |
0,20 |
10,0 |
|
|||||||||||||||||
0,03 |
0,004 |
0,990 |
0,004 |
0,31 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,04 |
0,008 |
0,986 |
0,008 |
0,42 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,05 |
0,012 |
0,983 |
0,012 |
0,53 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,06 |
0,017 |
0,979 |
0,017 |
0,64 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,07 |
0,023 |
0,976 |
0,022 |
0,75 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,08 |
0,030 |
0,972 |
0,029 |
0,87 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,09 |
0,037 |
0,969 |
0,036 |
0,99 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,10 |
0,045 |
0,965 |
0,044 |
1,11 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,11 |
0,054 |
0,961 |
0,052 |
1,24 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,12 |
0,063 |
0,957 |
0,061 |
1,36 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,13 |
0,073 |
0,953 |
0,070 |
1,49 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,14 |
0,083 |
0,949 |
0,079 |
1,63 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,15 |
0,093 |
0,745 |
0,088 |
1,76 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,16 |
0,104 |
0,940 |
0,098 |
1,90 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
Верхний предел для области 1а |
0,167 |
0,111 |
0,938 |
0,104 |
2,00 |
10,0 |
|
|||||||||||||||||
Область 1b |
0,17 |
0,115 |
0,936 |
0,107 |
2,05 |
10,0 |
|
|||||||||||||||||
0,18 |
0,125 |
0,931 |
0,117 |
2,20 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,19 |
0,136 |
0,927 |
0,135 |
2,35 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,20 |
0,147 |
0,922 |
0,135 |
2,50 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,21 |
0,157 |
0,917 |
0,144 |
2,66 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
|
0,22 |
0,168 |
0,912 |
0,153 |
2,82 |
10,0 |
|
|||||||||||||||||
0,23 |
0,179 |
0,907 |
0,162 |
2,99 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,24 |
0,189 |
0,902 |
0,171 |
3,16 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
0,25 |
0,200 |
0,897 |
0,179 |
3,33 |
10,0 |
|
||||||||||||||||||
Верхний предел для области 1b |
0,259 |
0,211 |
0,892 |
0,187 |
3,50 |
10,0 |
|
|||||||||||||||||
Область 2 |
0,26 |
0,210 |
0,892 |
0,188 |
3,50 |
9,96 |
|
|||||||||||||||||
0,27 |
0,219 |
0,888 |
0,194 |
3,50 |
9,46 |
|
||||||||||||||||||
|
0,28 |
0,227 |
0,884 |
0,200 |
3,50 |
9,00 |
||||||||||||||||||
0,29 |
0,235 |
0,879 |
0,206 |
3,50 |
8,57 |
|||||||||||||||||||
0,30 |
0,243 |
0,875 |
0,213 |
3,50 |
8,17 |
|||||||||||||||||||
0,31 |
0,251 |
0,871 |
0,219 |
3,50 |
7,79 |
|||||||||||||||||||
0,32 |
0,259 |
0,867 |
0,225 |
3,50 |
7,44 |
|||||||||||||||||||
0,33 |
0,267 |
0,863 |
0,230 |
3,50 |
7,11 |
|||||||||||||||||||
0,34 |
0,275 |
0,859 |
0,236 |
3,50 |
6,79 |
|||||||||||||||||||
0,35 |
0,283 |
0,854 |
0,242 |
3,50 |
6,50 |
|||||||||||||||||||
0,36 |
0,291 |
0,850 |
0,248 |
3,50 |
6,22 |
|||||||||||||||||||
0,37 |
0,300 |
0,846 |
0,252 |
3,50 |
5,96 |
|||||||||||||||||||
0,38 |
0,308 |
0,842 |
0,259 |
3,50 |
5,71 |
|||||||||||||||||||
0,39 |
0,316 |
0,838 |
0,264 |
3,50 |
5,47 |
|||||||||||||||||||
0,40 |
0,324 |
0,834 |
0,270 |
3,50 |
5,25 |
|||||||||||||||||||
0,41 |
0,332 |
0,829 |
0,275 |
3,50 |
5,04 |
|||||||||||||||||||
0,42 |
0,340 |
0,825 |
0,281 |
3,50 |
4,83 |
|||||||||||||||||||
0,43 |
0,348 |
0,821 |
0,286 |
3,50 |
4,64 |
|||||||||||||||||||
0,44 |
0,356 |
0,817 |
0,291 |
3,50 |
4,45 |
|||||||||||||||||||
0,45 |
0,364 |
0,813 |
0,296 |
3,50 |
4,28 |
|||||||||||||||||||
0,46 |
0,372 |
0,809 |
0,301 |
3,50 |
4,11 |
|||||||||||||||||||
0,47 |
0,380 |
0,805 |
0,306 |
3,50 |
3,95 |
|||||||||||||||||||
0,48 |
0,388 |
0,800 |
0,311 |
3,50 |
3,79 |
|||||||||||||||||||
0,49 |
0,397 |
0,796 |
0,316 |
3,50 |
3,64 |
|||||||||||||||||||
0,50 |
0,405 |
0,792 |
0,321 |
3,50 |
3,50 |
|||||||||||||||||||
0,51 |
0,413 |
0,788 |
0,325 |
3,50 |
3,36 |
|||||||||||||||||||
0,52 |
0,421 |
0,784 |
0,330 |
3,50 |
3,23 |
|||||||||||||||||||
0,53 |
0,429 |
0,779 |
0,334 |
3,50 |
3,10 |
|||||||||||||||||||
0,54 |
0,437 |
0,775 |
0,339 |
3,50 |
2,98 |
|||||||||||||||||||
0,55 |
0,445 |
0,771 |
0,343 |
3,50 |
2,86 |
|||||||||||||||||||
0,56 |
0,453 |
0,767 |
0,348 |
3,50 |
2,75 |
|||||||||||||||||||
0,57 |
0,461 |
0,763 |
0,352 |
3,50 |
2,64 |
|||||||||||||||||||
0,58 |
0,469 |
0,759 |
0,356 |
3,50 |
2,53 |
|||||||||||||||||||
0,59 |
0,478 |
0,755 |
0,360 |
3,50 |
2,43 |
|||||||||||||||||||
0,60 |
0,486 |
0,750 |
0,364 |
3,50 |
2,33 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Граничное значение для арматуры S500 |
0,61 |
0,494 |
0,746 |
0,368 |
3,50 |
2,25 |
||||||||||||||||||
Область 2 при арматуре S240 и S400, области 3 при арматуре S500 |
0,62 |
0,502 |
0,742 |
0,372 |
3,50 |
2,15 |
||||||||||||||||||
0,625 |
0,505 |
0,740 |
0,374 |
3,50 |
2,10 |
|||||||||||||||||||
Граничное значение для арматуры S500 диаметром (4-5) и (25.40) мм |
0,663 |
0,507 |
0,739 |
0,375 |
3,50 |
2,08 |
||||||||||||||||||
|
0,63 |
0,510 |
0,738 |
0,376 |
3,50 |
2,06 |
||||||||||||||||||
0,64 |
0,518 |
0,734 |
0,380 |
3,50 |
1,97 |
|||||||||||||||||||
Граничное значение для арматуры S400 |
0,657 |
0,532 |
0,727 |
0,387 |
3,50 |
1,825 |
||||||||||||||||||
Область 2 при арматуре S240, области 3 при арматуреS400 и S500 |
0,66 |
0,540 |
0,722 |
0,390 |
3,50 |
1,75 |
||||||||||||||||||
0,667 |
0,540 |
0,722 |
0,390 |
3,50 |
1,75 |
|||||||||||||||||||
0,67 |
0,542 |
0,721 |
0,391 |
3,50 |
1,72 |
|||||||||||||||||||
0,68 |
0,550 |
0,717 |
0,395 |
3,50 |
1,65 |
|||||||||||||||||||
0,69 |
0,558 |
0,713 |
0,398 |
3,50 |
1,57 |
|||||||||||||||||||
0,693 |
0,561 |
0,712 |
0,399 |
3,50 |
1,55 |
|||||||||||||||||||
0,70 |
0,567 |
0,709 |
0,402 |
3,50 |
1,50 |
|||||||||||||||||||
0,71 |
0,575 |
0,705 |
0,405 |
3,50 |
1,43 |
|||||||||||||||||||
0,72 |
0,583 |
0,701 |
0,408 |
3,50 |
1,36 |
|||||||||||||||||||
0,73 |
0,591 |
0,696 |
0,411 |
3,50 |
1,29 |
|||||||||||||||||||
0,74 |
0,599 |
0,692 |
0,415 |
3,50 |
1,23 |
|||||||||||||||||||
0,75 |
0,607 |
0,688 |
0,418 |
3,50 |
1,17 |
|||||||||||||||||||
0,76 |
0,615 |
0,684 |
0,421 |
3,50 |
1,11 |
|||||||||||||||||||
Граничное значение для арматуры S240 |
0,769 |
0,622 |
0,680 |
0,423 |
3,50 |
1,05 |
||||||||||||||||||
Область 2 при арматуре S240, области 3 при арматуреS400 и S500 |
0,77 |
0,623 |
0,680 |
0,424 |
3,50 |
1,045 |
||||||||||||||||||
0,78 |
0,631 |
0,675 |
0,426 |
3,50 |
0,99 |
|||||||||||||||||||
0,787 |
0,637 |
0,673 |
0,428 |
3,50 |
0,95 |
|||||||||||||||||||
0,79 |
0,640 |
0,671 |
0,429 |
3,50 |
0,93 |
|||||||||||||||||||
0,80 |
0,648 |
0,667 |
0,432 |
3,50 |
0,87 |
|||||||||||||||||||
0,81 |
0,656 |
0,663 |
0,435 |
3,50 |
0,82 |
|||||||||||||||||||
0,82 |
0,664 |
0,659 |
0,437 |
3,50 |
0,77 |
|||||||||||||||||||
0,83 |
0,672 |
0,655 |
0,440 |
3,50 |
0,72 |
|||||||||||||||||||
0,84 |
0,680 |
0,651 |
0,442 |
3,50 |
0,67 |
|||||||||||||||||||
0,85 |
0,688 |
0,646 |
0,445 |
3,50 |
0,62 |
|||||||||||||||||||
0,86 |
0,696 |
0,642 |
0,447 |
3,50 |
0,57 |
|||||||||||||||||||
0,87 |
0,704 |
0,638 |
0,449 |
3,50 |
0,52 |
|||||||||||||||||||
0,88 |
0,712 |
0,634 |
0,452 |
3,50 |
0,48 |
|||||||||||||||||||
0,89 |
0,720 |
0,630 |
0,454 |
3,50 |
0,43 |
|||||||||||||||||||
0,90 |
0,729 |
0,626 |
0,456 |
3,50 |
0,39 |
|||||||||||||||||||
0,91 |
0,737 |
0,621 |
0,458 |
3,50 |
0,35 |
|||||||||||||||||||
0,92 |
0,745 |
0,617 |
0,460 |
3,50 |
0,30 |
|||||||||||||||||||
0,93 |
0,753 |
0,613 |
0,462 |
3,50 |
0,26 |
|||||||||||||||||||
0,94 |
0,761 |
0,609 |
0,463 |
3,50 |
0,22 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
0,95 |
0,769 |
0,605 |
0,465 |
3,50 |
0,18 |
|||||||||||||||||||
0,96 |
0,777 |
0,601 |
0,467 |
3,50 |
0,15 |
|||||||||||||||||||
0,97 |
0,785 |
0,597 |
0,468 |
3,50 |
0,11 |
|||||||||||||||||||
0,98 |
0,793 |
0,592 |
0,470 |
3,50 |
0,07 |
|||||||||||||||||||
0,99 |
0,801 |
0,588 |
0,471 |
3,50 |
0,04 |
|||||||||||||||||||
1,00 |
0,810 |
0,584 |
0,473 |
3,50 |
0,00 |
|||||||||||||||||||
1,01 |
0,818 |
0,580 |
0,474 |
3,50 |
–0,04 |
|||||||||||||||||||
1,02 |
0,826 |
0,576 |
0,476 |
3,50 |
–0,07 |
|||||||||||||||||||
1,03 |
0,834 |
0,572 |
0,477 |
3,50 |
–0,10 |
|||||||||||||||||||
1,04 |
0,842 |
0,568 |
0,478 |
3,50 |
–0,13 |
|||||||||||||||||||
1,05 |
0,850 |
0,564 |
0,479 |
3,50 |
–0,17 |
|||||||||||||||||||
1,06 |
0,858 |
0,560 |
0,480 |
3,50 |
–0,20 |
|||||||||||||||||||
1,07 |
0,866 |
0,55 |
0,481 |
3,50 |
–0,23 |
|||||||||||||||||||
1,08 |
0,874 |
0,550 |
0,481 |
3,50 |
–0,26 |
|||||||||||||||||||
1,09 |
0,882 |
0,546 |
0,482 |
3,50 |
–0,29 |
|||||||||||||||||||
1,10 |
0,890 |
0,543 |
0,483 |
3,50 |
–0,32 |
|||||||||||||||||||
1,11 |
0,899 |
0,538 |
0,484 |
3,50 |
–0,35 |
|||||||||||||||||||
1,12 |
0,907 |
0,534 |
0,484 |
3,50 |
–0,38 |
|||||||||||||||||||
1,13 |
0,915 |
0,530 |
0,485 |
3,50 |
–0,40 |
|||||||||||||||||||
1,14 |
0,923 |
0,525 |
0,485 |
3,50 |
–0,43 |
|||||||||||||||||||
1,15 |
0,931 |
0,522 |
0,486 |
3,50 |
–0,46 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Конструирование второстепенной балки
Второстепенная
балка при подборе продольной арматуры
в пролетах имеет тавровое сечение с
шириной полки
.
Если полка тавра расположена в растянутой
зоне, то она при расчете не учитывается
и в этом случае расчет проводят как для
прямоугольного сечения шириной равной
ширине ребра
.
Поэтому размеры сечения уточняют по
наибольшему опорному моменту
:
.
Максимальная расчетная ширина полки ограничивается, поскольку ее совместная работа с ребром в предельной стадии может быть не обеспечена вследствие местной потери устойчивости полки и ее чрезмерного прогиба.
При
предельном проценте армирования, либо
большем, изгибаемые элементы разрушаются
хрупко по сжатой зоне бетона без развития
значительных пластических деформаций.
В этом случае в статически неопределимых
конструкциях к моменту разрушения
перераспределения усилий полностью не
реализуется, и несущая способность
конструкций не может быть оценена
расчетом по методу предельного равновесия.
Поэтому процент армирования статически
неопределимых конструкций следует
принимать меньше предельного. В связи
с этим при подборе сечений, в которых
намечено образование пластических
шарниров, следует принимать
,
а армирование осуществлять сталями,
допускающими достаточно большие
деформации.
Определив необходимое сечение арматуры в пролетах и на опорах, переходят к назначению количества и диаметра стержней. Сначала подбирают арматуру в пролетах. При этом следует руководствоваться следующими положениями:
- диаметр рабочих стержней принимают от 12 до 25мм;
- следует стремиться к наименьшему количеству разных диаметров рабочей арматуры;
- при обрыве стержней до опоры должно быть доведено не мене 50% рабочей арматуры и не менее двух стрежней. Места обрыва или отгиба стержней назначаются в соответствии с эпюрами изгибающих моментов после построения эпюры материалов;
- расстояние в свету между рядами при двухрядном расположении должно быть не менее половины диаметра и не менее 25мм;
- толщина защитного слоя у нижней и верхней граней при диаметре продольной арматуры до 32мм принимается согласно классу по условиям эксплуатации и не менее максимального размера зерна крупного заполнителя. Толщина защитного слоя у боковых граней хомутов должна быть не менее 15мм.
Конструирование арматуры балки может быть выполнено в двух вариантах:
- с применением вязаной арматуры (отдельными стержнями);
-
армирование сварными сетками. Пролетную
арматуру конструируют в виде плоских
вертикальных сеток (каркасов), которые
объединяют в пространственные с помощью
монтажных стержней с соблюдением
требований по обеспечению защитных
слоев и требуемого расстояния в свету
между стрежнями. Опорные сечения армируют
плоскими сетками (каркасами), раздвинутыми
от оси главной балки на расстояние
и
(
- расчетный пролет второстепенной балки,
или
).
Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе производится для трех наклонных сечений: у крайней опоры и у первой промежуточной опоры справа и слева.
Требуемую площадь сечения арматуры при действии положительного момента ведем как для таврового сечения с полкой в сжатой зоне, при действии отрицательного момента полка находится в растянутой зоне и тогда расчетное сечение будет прямоугольным.
При расчете элементов, имеющих полку в сжатой зоне сечения, следует ограничивать значение ее расчетной ширины beff из условия, что размер свеса полки в каждую сторону от ребра должен быть не более 1/6 пролета элемента и не более:
при наличии поперечных ребер или при h'f³0,1h ¾ половины расстояния в свету между продольными ребрами;
при отсутствии поперечных ребер или при расстоянии между ними большем, чем расстояние между продольными ребрами, и h'f<0,1h —6h'f
Принятые обозначении, см. рисунок ниже
Определим расчётную ширину полки таврового сечения:
-
-
Тогда расчетные размеры сечения второстепенной балки:
;
;
;
.
Крайние пролёты балки армируем каркасом КР-1 . В каркасе по 2 продольных стержня, расположенных в 2 ряда. Верхние стержни каркаса КР-1 принимаем 212 S400 по одному стержню в каркасе исходя из конструктивных требований.
На промежуточной опоре (В) второстепенная балка армируется 2-мя сварными сетками.
Определяем
площадь сечения продольной рабочей
арматуры в первом пролете при действии
положительного изгибающего момента
упрощенным деформационным методом.
Задаемся
величиной
,
тогда рабочая высота сечения второстепенной
балки
.
Определяем положение границы сжатой
зоны:
,
нейтральная ось проходит в полке, сечение
можно рассматривать как прямоугольное
с шириной
.
При
соблюдении
определяем
и требуемая площадь сечения растянутой
арматуры:
Принимаем
2 Ø16 и 2 Ø14мм с площадью 710 мм2.
Определяем
площадь сечения рабочей арматуры над
первой промежуточной опорой при действии
изгибающего момента
упрощенным деформационным методом.
Задаемся
величиной
,
тогда рабочая высота сечения второстепенной
балки
.
Сечение рассматриваем как прямоугольное
с шириной
При
соблюдении
определяем
и требуемая площадь сечения растянутой
арматуры:
На опоре В площадь сечения арматуры в одной сетке на 1м полки второстепенной балки шириной = 1617мм равна:
.
Проектируем сварную рулонную сетку с рабочими стержнями 6мм из стали класса S500 с шагом 125 мм (Аs = 2,26 см2) с укладкой в два ряда, продольные распределительные стержни принимаем 4 мм из стали класса S500 с шагом 350 мм. Принимаем сетку шириной 1660мм и длиной 2480мм (4,25/3+4,25 /4):
Таблица 7.3 Расчет армирования второстепенной балки |
|||||
Сечение |
Положение арматуры |
Изгибающий
момент в сечении
|
Требуемая площадь арматуры
|
Принятое армирование |
Принятая площадь |
1 пролет |
Нижняя |
85,92 |
6,916 |
2 Ø14 2 Ø16 |
7,1 |
1 пролет |
Верхняя |
- |
Монтажная конструктивная |
2 Ø12
|
1,57 |
1-ая опора (В) |
Верхняя |
- 67,512 |
2,06 |
|
2,26 |
Максимальная расчетная поперечная сила на первой промежуточной опоре (В) слева: VSd = 138,18кН.
1. Определяем расчетную поперечную силу, воспринимаемую элементом без вертикальной и наклонной арматуры:
где 
,
где
-
площадь арматуры, доведенной до опоры
(2Ø16мм);
,
т.к. плита работает без предварительного
напряжения;
но не менее:
;
следовательно, Vrd,ct=28,5 кН <Vsd= 138,18 кН; => требуется установка поперечной арматуры.
Конструктивно
шаг
поперечной арматуры:
-
на приопорных участках длиной
при высоте второстепенной балки
должен быть не более
и 150мм, принимаем 150мм;
-
в средней части пролета балки не более
и
,
принимаем шаг
;
-
по всей длине элемента из условия
обеспечения работы продольной арматуры,
установленной по расчету в сжатой зоне
сечения при
– не более 500 мм и не более 20
сварных каркасах: 240мм.
Диаметр поперечных стержней устанавливают не менее, чем из условия сварки их с продольной арматурой диаметром Ø=16мм. Принимаем 2Øsw= 6 мм с площадью Asw = 57мм2.
При
классе S500
= 333 МПа.
Вычисляем:
-
минимальное из значений:
2d,
.
Определяем
;
;
где
;
-
для тяжелого бетона,
;
;
;
Тогда
и
;
Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном над вершиной наклонной трещины:
кН
Тогда
,
прочность по наклонной трещине обеспечена.
К проектированию каркаса КР-1 можно приступать после построения эпюры материалов и расчета длины анкеровки для установления точек обрыва второго ряда нижней пролетной арматуры.
В рамках курсового проекта длину анкеровки можно не считать, а обрываемые в пролете стержни арматуры следует заводить за точку теоретического обрыване менее 0,5h + 20, где h – высота конструкции в точке теоретического обрыва.