3.3. Назначение расчётного сечения и подбор рабочей арматуры.

Расчетное сечение балки назначаем из условия распределения в ней максимального изгибающего момента, т.е. в средине пролёта.

Определим расчётные геометрические размеры балки:

Толщина плиты балки с учётом вутов определяется выражением:

,где b₁ =2,09м – расстояние между наружными гранями балки; d₁ = 0,14м - начальная толщина плиты без учёта вутов, м; А_h,м² - площадь сечения вута с радиусом R=0,3м, значение которого определяем по формуле:

При расчёте балок с плитой в сжатой зоне длина свесов плиты определяется условиями [1,п.3.58]:

;

,из полученных результатов принимаем меньший. С учётом полученных величин определим расчётную ширину плиты:

b’_f = с₁+b₁+а₂.

Подбор рабочей арматуры балки определяется из условия восприятия момента от внешних воздействий.

(3.20)

,где R_s, Мпа – расчётное сопротивление арматуры для класса [1,п.3.37]; z- плечо внутренней пары сил, м, зависящее от высоты балки (h_б=1,05м) и толщины плиты:

Количество стержней n:

(3.22)

В сжатой зоне плиты без расчёта назначаем 8 стержней диаметром 10мм.

При расстановке арматуры по площади сечения ребра балки в средине пролёта будем руководствоваться следующими требованиями:

• Наименьшая толщина защитного слоя для ребристых пролётных строений с рабочей ненапрягаемой арматурой равна 3 см. [1,п.3.119].

• Наименьшая толщина защитного слоя для конструктивной продоль-ной арматуры в рёбрах балок и в плитах равна 1,5 см. [1,п.3.119].

• Расстояние по ширине в свету между группами стержней следует принимать не менее 6 см при трёх стержнях в группе и не менее 5см при двух стержнях в группе [1,п.3.122].

Рис.3.3. Расположение арматуры в ребре балки.

h₀ = 0,89м – рабочая высота балки.

3.4. Расчёт нормального сечения балки.

3.4.1. Расчёт балки на прочность по изгибающему моменту.

Расчёт сечений, нормальных к продольной оси элемента, должен производиться в зависимости от значения относительной высоты сжатой зоны . (3.23)

Относительная высота сжатой зоны бетона, при которой предельное состояние наступает не ранее достижения в растянутой арматуре напряжения R_s :

(3.24)

,где w = 0,85-0,008R_b=0,85-0,008*15,5=0,726;

₁ = R_s = 250 МПа – для ненапрягаемой арматуры; ₂ = 500 Мпа – предельное напряжение в арматуре.

;

Из условия прочности высота сжатой зоны определится по формуле (сжатая зона в пределах высоты плиты):

(3.25)

где, А_s и A’_s – общие площади поперечного сечения рабочей и сжатой арматуры, м²;

Необходимое условие (0,167 < 0,621) выполняется.

Расчётный момент не должен превышать момента, создаваемого внутренними усилиями (при сжатой зоне в пределах высоты плиты):

(3.26)

[M] = 4028 кНм;

M_0,5 =3747,7 кНм.

Условие выполняется.

3.4.2. Расчёт балки на выносливость.

Расчёт на выносливость элементов железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой производится по формулам сопротивления материалов.

При изгибе величину сжатой зоны будем определять из условия, что статический момент приведённой площади сечения элемента (без учёта площади растянутой зоны бетона) относительно нейтральной оси равен нулю. [1,п.3.93].

Рис.3.4. Расчётная схема к расчёту на выносливость.