7.3.2. Особенности работы деревянных балок под нагрузкой и предпосылки для расчета

Разрушение деревянных балок обычно происходит от поперечного изгиба, при котором в сечении балки возникают сжимающие и растягивающие напряжения. От начала работы до своего разру­шения деревянная балка проходит три стадии (рис. 7.21). При относительно небольших изгибающих моментах древесина работает упруго и напряжения, возникающие в поперечном сечении балки, изменяются линейно, увеличиваясь от середины к крайним I волокнам балки (стадия 1). При увеличении изгибающего момента, наряду с упругими деформациями, возникают пластические деформации, при этом в сжатой зоне балки происходит смятие крайних волокон, в результате чего образуются складки древесины, нейтральная ось опускается ниже центра тяжести сечения ! (стадия 2). В случае дальнейшего увеличения изгибающего момен­та пластические деформации продолжают расти и происходит разрушение в результате разрыва крайних растянутых волокон (ста­дия 3 — стадия разрушения). Характер разрушения изгибаемого ' элемента показан на рис. 7.22.

В клееных балках двутаврового сечения, когда толщина стен­ки значительно меньше ширины поясов, возникновение скола i части балки и последующего сдвига более вероятно.

Деревянные балки могут получать большие прогибы, в резуль­тате которых нарушается их нормальная эксплуатация, поэтому наряду с прочностью необходимо выполнять расчеты по ограни­чению прогибов. На последней стадии работы деревянные балки сильно прогибаются и тем самым «предупреждают» о возможном I разрушении.

7.3.3. Расчет деревянных балок цельного сечения

Расчет изгибаемых деревянных конструкций, как и стальных, s ведется на прочность, общую устойчивость и жесткость.

На прочность древесины при изгибе большое влияние оказы­вают естественные пороки (косослой, сучки). Кроме того, при распиловке древесины нарушается цельность волокон, и поэтому чем меньше сечение, тем меньше расчетное сопротивление. Для I уменьшения влияния пороков рекомендуется для балок из цель­ной древесины принимать древесину первого и второго сорта. При I расчете клееных балок, выполненных из досок, они рассчитыва­ются по тем же формулам, что и балки из цельной древесины, так I как клеевые соединения рассматриваются как неподатливые со­единения. При расчетах расчетные сопротивления необходимо I брать с соответствующими коэффициентами условий работы (см. п. 3.2 СНиП 11-25-80).

7.4. Расчет железобетонных балок и плит

Железобетонные балки являются очень распространенными из­гибаемыми конструкциями, у которых высота, как правило, больше ширины сечения. Железобетонные плиты являются частным случа­ем балок, в плитах ширина, как и длина, намного больше высоты.

Многие железобетонные изгибаемые конструкции по своей сути являются комбинациями балок и плит (лестничные марши, лестничные площадки, ребристые плиты перекрытий и покрытий, монолитные ребристые перекрытия и т.д.).

7.4.1. Область распространения и простейшие конструкции железобетонных балок

Железобетонные балки применяются в составе железобетонных каркасов зданий промышленного и гражданского назначения как элементы кирпичных зданий, при строительстве мостов, эстакад и т.д., могут называться: прогонами, ригелями, перемычками. Как балки работают плиты, ростверки и другие конструкции.

Железобетонные балки изготавливаются сборными и монолит­ными. Конструкция железобетонных балок зависит от их назна­чения и действующих на них нагрузок. В сборных железобетон­ных балках предусматриваются монтажные петли или отверстия для монтажа. Для крепления балок и конструкций, которые на них опираются, в балках могут устанавливаться закладные детали. Крепление балок к опорам осуществляется через закладные дета­ли на сварке, реже на болтах. Вместе с тем многие (обычно не­большие по размерам) балки укладываются на цементно-песчаный раствор без устройства дополнительного крепления.

Заводами железобетонных конструкций выпускаются разнооб­разные типовые железобетонные балки, которые дают возмож­ность компоновать простые сборные железобетонные перекрытия (рис. 7.28).

Плиты перекрытия могут опираться сверху на ригели (рис. 7.28, б), или с целью уменьшения строительной высоты перекрытия опирание плит производят на полки ригеля, расположенные ниже верха ригеля (рис. 7.28, в); Формы сечения балок принимаются: прямоугольная, тавровая и др., определяемые конструктивными требованиями (7.29).

Принимаются различные конструкции опирания балок на ко­лонны, балки могут опираться сверху на консоль колонны, а мо­гут опускаться ниже, опираясь на подрезку, скрывающую консоль колонны (рис. 7.30). При опирании на кирпичные стены под балки

следует укладывать железобетонную подушку, и только при опирании небольших балок их можно укладывать непосредственно на кирпичную кладку.

Балки армируются сварными или вязаными каркасами, а для армирования полок тавровых балок, опорных участков применяют арматурные сетки, которые могут загибаться по форме сечения бал­ки. При пролетах более 4,5 м балки могут выполняться предвари­тельно напрягаемыми (для меньших пролетов применение предва­рительного напряжения экономически нецелесообразно). Предва­рительное напряжение арматуры позволяет уменьшить прогибы, повысить трещиностойкость и уменьшить металлоемкость балки.

Монолитные железобетонные балки могут являться частью монолитных железобетонных перекрытий или выполняться в виде самостоятельной конструкции. При армировании монолитных балок часто выполняют вязаные каркасы. Монолитные железобе­тонные балки применяют при нестандартных пролетах или сече­ниях, в индивидуальном строительстве, при строительстве в сей­смических районах, на закарстованных территориях и т.п., когда требуется объединить отдельные части здания и тем самым при­дать им дополнительную жесткость.