23) Конструирование балок

Балка – это линейная конструкция, размеры поперечного сечения которой существенно меньше длины.

Конструктивные требования к размерам.

Высота h кратно 50 мм, если h < 600 мм и кратно 100 мм, если h > 600 мм.

Ширина , а именно 100, 120, 150, 200, 220, 250 мм и далее кратно 50мм.

Железобетонные балки бывают прямоугольного, таврового, двутаврового, трапециевидного сечения (рис. 24).

Рис. 24. Поперечное сечение балок:

а – прямоугольное; б – тавровое; в – двутавровое; трапециевидное.

Балки армируются сварными и вязаными каркасами.

Минимальный диаметр рабочей арматуры – 12 мм. Минимальный диаметр поперечной арматуры в сварных каркасах задается из условия свариваемости.

Шаг поперечных стержней:

- на приопорных участках длиной 1/4 пролета (в зоне максимальной поперечной силы):

при h ≤ 450 мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . не более h/2 и не более 150 мм;

при h > 450 мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . не более h/3 и не более 500 мм;

- на остальной части пролета. . . . . . . . . . . . не более 3h/4 и не более 500 мм.

Расстояния между продольными стержнями сварных и вязаных каркасов приведены в СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции».

24) Расчет прочности по нормальнымсечениям элементов

прямоугольного и таврового профилей

Элементы прямоугольного профиля с одиночной арматуройВысоту сжатой зоны х определяют из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента:

.

Рис. 27. Прямоугольное сечение с одиночной арматурой и схема усилий.

Условие прочности по сжатой зоне:

. (1)

Условие прочности по растянутой арматуре:

. (2)

Данные формулы применяют при условии .

В практике для расчета прямоугольных сечений с одиночной арматурой используют табличный метод. С этой целью формулы (1) и (2) преобразуют следующим образом:

,

где ;;.

. (3)

.

. (4)

Для коэффициентов ,исоставлена таблица (приложение 1). По формуле (3) определяют, затем по таблице в зависимости отнаходят соответствующиеи. Проверяют условие. Если условие выполняется, находят требуемое количество арматуры по формуле (4).

25) Элементы прямоугольного профиля с двойной арматурой (рис. 28).Если при расчете прочности элемента прямоугольного профиля с одиночной арматурой оказалось, что , значит прочности сжатой зоны бетона недостаточно и арматура в этой зоне требуется по расчету.

Рис. 28. Прямоугольное сечение с двойной арматурой и схема усилий.Условие прочности по сжатой зоне изгибаемого элемента, армированного двойной арматурой:

. Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилии на продольную ось элемента:

.Если при расчете прочности элемента прямоугольного профиля с одиночной арматурой оказалось, что , принимают, затем по таблице находят соответствующее значение. Формулу (5) преобразуем следующим образом:

;

. Требуемую площадь сжатой арматуры A’_s можно определить из формулы (6):

.

Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента находят требуемую площадь растянутой арматуры:

.

25) Расчет арматуры растянутой зоны в элементах таврового).

Рис. 34. К расчету растянутой арматуры в элементах таврового профиля.

Условие прочности по сжатой зоне:

(7)

из условия прочности (7) определяют значение :

, затем по таблице находят соответствующее значение . Проверяют условие.

Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента:

определяют неизвестное количество требуемой растянутой арматуры:

.

Если , необходима арматура в сжатой зоне.

Расчет арматуры сжатой зоны в элементах таврового профиля (рис. 35).

Рис. 35. К расчету сжатой арматуры в элементах таврового профиля.

Принимаем , т.е. бетон сжатой зоны работает до предела.

Условие прочности:

. (8)

Используя из условия прочности (8) определяют неизвестное количество требуемой сжатой арматуры:

.Из уравнения равенства нулю суммы проекций всех нормальных усилий на продольную ось элемента:

определяют неизвестное количество требуемой растянутой арматуры: