Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а……..расстояние между опорами α…….угол наклона as…….площадь арматуры на единицу длины As…….общая площадь армирования d……..эффективная толщина dp……высота балки fc…….нормативная прочность бетона на сжатие fy…….нормативный предел текучести стали lg……..длина пролета MMAX…максимальный момент от действующей нагрузки q………равномерно распределенная нагрузка σ1……..диагональное напряжение при растяжении (по ŐNORM) s………толщина опоры высокой балки τ………напряжение при сдвиге от действующей нагрузки τ 02/03….предельные напряжения при сдвиге (согласно DIN) t1……..толщина внешней бетонной стены (граница растянутой зоны) t2……..толщина внутренней бетонной стены (граница сжатой зоны) VMAX….максимальное усилие сдвига от действующей нагрузки x……...высота сжатой зоны изгибаемых элементов конструкции z………плечо внутренних сил Основные сведения Трехмерные элементы стены рассчитываются как балки при выполнении проемов в стенах. Возможны три конструктивных решения. Трехмерная панель может нести нагрузку без дополнительного армирования. Трехмерная панель требует дополнительного армирования. Вместо трехмерной панели необходимо применить обычную конструкцию из железобетона. В следующих главах будет рассматриваться несущая способность тонких балок (с(без) дополнительного армирования) и применение балок-стенок, выполненных из трехмерных элементов. Балки из трехмерных панелей конструируются так же, как и обычные балки из железобетона. По практическим соображениям несколько ограничено расположение арматуры, работающей на срез. Вследствие малой толщины бетонного слоя размещение арматуры, работающей на срез, в вертикальном и горизонтальном направлении невозможно, так как не обеспечивается требуемый защитный слой из бетона. По той же самой причине ограничено использование наклонной арматуры, работающей на срез. Поэтому рекомендуется рассматривать предел прочности при сдвиге как ограничивающее значение для использования 3D панелей в качестве балок. Другим фактором, ограничивающим использование 3D панелей как балок, является необходимость введения дополнительной арматуры, работающей на изгиб. Вследствие того, что арматура в трехмерной панели распределена по всей ее высоте сечения картина изгиба отличается от обычной. Рисунок 5.1.а. Модель балки Так как базовое армирование панели очень невелико, деформация сжатия бетона всегда будет меньше 0,5%. Для простоты диаграмма напряжений-деформаций стали предполагается линейной. Поэтому есть некоторый запас прочности, и вычисление проверки диагонального растягивающего напряжения может быть опущено Для обычных поперечных сечений с относительно небольшой площадью армирования панелей может использоваться следующее приближение: х …….. максимум 0,10 d z …….. приблизительно 2/3d Однако, эти значения применимы лишь тогда, когда панель почти полностью находится в растянутой зоне (dp ~ d – x). Значение x уменьшается с увеличением ширины сжатого пояса и прочности бетона. Значение 0,10 d соответствует ширине 20 см и прочности бетона 10,5 N/mm2, а также обычному армированию панели (2 х 1,41cm2/m и ST500). Как правило, эти значения отражают наиболее невыгодную из возможных ситуаций. Таблица моментов была рассчитана исходя из следующих параметров: линейная диаграмма напряжений-деформаций качество бетона = В15 (fc = 10,5 N/mm2) ширина сжатого пояса = 20см. общий запас прочности = 1,75 В соответствие с этой таблицей, допустимый момент составляет: M = 2•as•fy•d2• me / 1.75 = 80.6 kN/м•d2•me dp/d 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 me 0.30 0.30 0.30 0.29 0.27 0.25 0.21 0.16 0.09 таблица 5.1.коэффициенты момента me Соотношение dp/d > 0.9 равнозначно dp/d = 0.9. Промежуточные значения могут интерполироваться линейно. Таблица 5.1.b показывает допустимые моменты без дополнительного усиления для высоты перемычки от 30 до 100 см. Высота d применяется согласно рис. 5.1.a, и включается в рабочую высоту, учитывая допустимую толщину панели перекрытия 20 см. В случае меньшей толщины панели перекрытия, результаты будут отличаться от стандартных случаев изгиба. d[cм] 30 40 50 60 70 80 90 100 M [kNm] 1.60 3.48 5.84 8.70 11.84 15.47 19.58 24.17 Таблица 5.1 .b Допустимые моменты для объемных балок без дополнительного усиления [kNm] Если допустимый момент превышен, необходимо применять дополнительное армирование. Однако это отражается в изменении распределения внутренних сил таким образом, что необходимо принимать меньшую допустимую нагрузку армирования панели (расширение зоны сжимающих напряжений равно уменьшению зоны растягивающих напряжений). Наша рекомендация относительно ограничения деформации сжатия трехмерных плит (2 %) не применима к балкам. Определение параметров может быть произведено в соответствии с DIN при следующих допущениях: Максимальная деформация сжатия бетона 3.5 % Максимальная деформация стали 5.0 % В отдельных случаях высота зоны растяжения может быть уменьшена приблизительно до 60 % от рабочей высоты балки. Отсюда значение для dp/d > 0.6 равнозначно dp/d = 0.6. Допустимый момент может быть принят, как 2/3 момента по таблицам 5.1.a и 5.l.b. Однако значение сопротивления изгибу может быть определено только тогда, когда касательное напряжение соответствует классу 1 по стандарту DIN 1045 (τo<τO12). Это означает, что максимальное значение касательного напряжения для бетона марки В15 составляет 0.50 N/мм2 и 0.75 N/мм2 – для марки B25. В случае большего касательного напряжения для его компенсации необходимо дополнительное армирование панели. Пример: Балка с общей высотой 50 см Заданный момент: 7.00 kNm Допустимый момент составляет 2/3•5.84 = 3.90 kNm Необходимо дополнительное армирование: 7.00-3.90 = 3.10 kNm Из-за недостаточного сопротивления изгибающему моменту не допускается использование объемных балок без дополнительного армирования в качестве перемычек окон и дверей при определенном соотношении между высотой и длиной. Если это соотношение выходит за границы значений, указанных в таблице 5.1.с, то такая перемычка не может больше считаться простой балкой. В этом случае мы имеем дело с балкой-стенкой, как описано в разделе 5.2. Сопротивление изгибу объемных перемычек без дополнительного армирования увеличивается лишь незначительно в случаях, когда превышены предельные значения моментов таблиц 5.2.a или 5.2.b. В частности, потому, что высота зоны растяжения в изгибающихся элементах достаточно мала. Большие трещины (разрывы) образуются в балках-стенках с неоднородными поперечными сечениями. Поэтому балки-стенки конструируются из предположения сплошного поперечного сечения. Поэтому расчет несущей способности объемных балок без дополнительного армирования предполагает уменьшенне высоты в соответствии с таблицей 5.1.с : Простая балка dMAX = 0.5 x длину Неразрезная балка (крайняя) dMAX = 0.4 x длину Неразрезная балка (средняя) dMAX = 0.3 x длину Консольная балка dMAX = 1.0 x длину таблица 5.1.c Рекомендуемая конструктивная высота тонких объемных балок В соответствии с DIN 1045, тонкие балки считаются балками-стенками, если d/l0 превышает значение 0.5. В данном случае d – это рабочая высота высокой балки, а l0 – расстояние между точками опоры, вычисленных в соответствии с традиционным расчетом конструкций. Это выражено в следующих соотношениях определения балок-стенок: Простая балка d > или = 0.5 x на длину Неразрезная балка (крайняя) (наружная) d > или = 0.4 x на длину Неразрезная балка (средняя) d > или = 0.3 x на длину Консольная балка d > или = 1.0 x на длину таблица 5.2.a Предельные значения для высоких балок в соответствии с DIN В следующем разделе рассмотрено проектирование простой и усиленной конструкции балок-стенок. Как правило, эти данные базируются на требованиях стандарта DIN 1045. Требования американского стандарта ACI применительно к параметрам тонких балок существенно отличаются от них. Код ACI дает два определения для высоких изгибаемых элементов. Для изгиба предел высота/длина составляет 0.4 - для неразрезных пролетов или 0.8 - для простых. Для направляющих соотношение высота/длина составляет 0.2. Тип пролета Изгиб направляющая Простой глубина/длина > или =0.8 глубина/длина > или = 0.2 Неразрезной глубина/длина > или = 0.4 глубина/длина > или = 0.2 таблица 5.2b Предельные значения для высоких балок в соответствии с ACI Моменты рассчитываются в соответствии с правилами традиционных методик расчета конструкций. Дальнейший расчет растянутой арматуры должен проводиться с учетом уменьшения плеча равнодействующей усилий, за счет применения понижающих коэффициентов. Дополнительно должно быть учтено, что допустимое максимальное напряжение стали составляет 41.2kN/см2. Это становится актуальным для балки-стенки, когда деформации сечения могут привести к образованию недопустимо больших трещин и, как следствие, привести к невозможности дальнейшей нормальной эксплуатации конструкции. Поэтому деформации сжатия и растяжения, а соответственно высота зоны растяжения и плечо внутренних сил, всегда принимаются исходя из сплошного сечения. Проверка сжимающих напряжений для балок-стенок может быть опущена.В таблице 5.2.a представлены значения плеч внутренних сил для различных типов балок-стенок. Эти значения действительны для положительных и отрицательных моментов. Рассчитанные таким образом плечи сил остаются постоянными для рабочей высоты со значениями d = 1.0 lg или d = 2.0 lg (для консолей). Данные второй строки (неразрезная балка (крайняя)) применимы также для отрицательного момента в средних балках на крайних опорах. Простая балка 0.5 <d/lg< 1.0 d/lg > или = 1.0 z = 0.3 d (3.0 - d/lg) z = 0.60 lg Неразрезная балка (крайняя) 0.4<d/lg< 1.0 d/lg> или = 1.0 z = 0.5 d(1.9-d/lg) z = 0.45 lg Неразрезная балка (средняя) 0.3<d/lg< 1.0 d/lg> или = 1.0 z = 0.5 d(1.8-d/lg) z = 0.40 lg Консольная балка 1.0<d/lg<2.0 d/lg > или = 2.0 z = 0.65 lg +0.10 d z = 0.85 lg таблица 5.2.1.a плечо равнодействующей внутренних сил Таким образом, требуемое дополнительное требуемое дополнительное армирование составит: где 1.75 запас прочности (по DIN) fy установленный предел текучести стали < 41.2 kN/см2 z плечо рычага в соответствии с таблицей 5.2.1 .a Несомненно, дополнительное армирование для балок-стенок необходимо. В виде отдельного исключения, от дополнительного армирования можно отказаться только в случае применения вспомогательных компонентов панелей высотой до 2.00 м, и в случае усиления панелей, в соответствии с требованиями, указанными на рис.5.2.3.a. В случае конструктивного соответствия рассматриваемого варианта стандарту ACI возможно определение плеча равнодействующей внутренних сил на основании данных, указанных в таблице 5.2.1.a. Однако при этом должен учитываться предельный момент и для значения fy должен быть принят коэффициент снижения прочности 0.90. Сдвигающие усилия рассчитываются в соответствии с правилами традиционного расчета конструкций. При этом, сила реакции первой опоры неразрезной балки увеличивается на 15 %. Сопротивление сдвигу на опоре в значительной степени определяется силами давления в раскосах. Таким образом, расчет поперечного армирования в случае балок-стенок не является необходимым. Напряжения в раскосах в пределах опорной части воспринимаются определенным минимальным % армирования. Он составляет 0.05 % от площади поперечного сечения бетона или 1.5 cм2/м с двух сторон и соответствует суммарной площади сечения на 1м покрывающей арматурной сетки объемной панели. Однако ряд источников специальной литературы рекомендует значительно большего % армирования основной сеткой (до 0.15 % на сторону). В соответствии с этим более высоким значением, площадь армирования основной сетки для стены с толщиной бетонных слоев 2 x 50 мм соответствует 1.5 см2/м. Это значение приблизительно равняется площади стержней покрывающей сетки панели. Однако, если высота сечения необходимого бетонного элемента, который должен воспринимать усилие сжатия менее 50 мм, то трехмерная стена должна быть заменена обычной усиленной бетонной стеной. Нагрузка p на опоре трехмерной балки может быть рассчитана по следующей формуле: где s высота опоры; s должна быть выбрана таким образом, чтобы не выходить за пределы 1/5 пролета. 2.1 коэффициент запаса прочности (разрушения бетона) Помимо вышеуказанного, некоторые стандарты требуют контрольного расчета диагональных растягивающих напряжений. Эти напряжения не должны превышать максимального значения допустимого касательного напряжения сплошного бетонного (τ 03 в соответствии с DIN). По аналогии с балкой диагональное напряжение для равномерно распределенной нагрузки рассчитывается следующим образом: σ1 =1.2•Vmax/ (t1+t2)•d , принимая d≤lg (ÖNORM) В расчете, основанном на стандарте ACI-318, сопротивление сдвигу может быть определено по формуле главы 11.8. Учитывая это в расчетах в соответствии с ACI, армирование против сдвига не выполняют. Расположение арматуры в балках-стенках значительно отличается от расположения в обычных балках. Дополнительно к арматуре на изгиб необходима сетка для минимального армирования, как указано в главе 5.2.2. Детали расположения дополнительной арматуры смотрите также на рис.5.2.3.a и 5.2.3.b. Сетка для минимального армирования: Перекрывает все места стыков панелей. Длина нахлеста в зоне растяжения составляет как минимум 4-х кратный размер шага стержней сетки. Поэтому в основном для дополнительного армирования балки-стенки используются покрывающие сетки шириной 45 см. В местах опирания балки-стенки должны быть усилены за счет армирования опор. Это армирование должно охватывать до половины длины (lg/2) нижней грани балки-стенки и должно быть полностью замоноличено. Собственный вес стены этого участка, так же, как и опоры, должен быть обоснован. Армирование нижней части: Вся арматура нижней части располагается на высоте 1/10 длины (lg.). На участке высотой между 0.1 длины и 0.3 длины должно быть размещено дополнительное 50 % армирование пролета. При этом в расчет может быть включена площадь минимального армирования покрывающей сеткой. Установить арматуру по всей длине и полностью закрепить ее на опорах. На опорах рекомендуется выполнить это крепление при помощи горизонтальных, а не вертикальных U-образных хомутов. Нахлест на стыках внутренней части опоры должен быть запроектирован на всю длину. Армирование верхней части: Установить всю арматуру верхней части в области высотой между 0.3 длины и 0.7 длины или до верхней грани стены. При армировании непрерывных балок-стенок дополнительное 50 % армирование верхней части должно размещаться по всей длине пролета. Установить дополнительно 30 % армирования верхней части в области высотой между 0.1 и 0.3 длины пролета.При этом может быть учтена площадь минимального армирования покрывающей сетки. рис 5.2.3.a Размещение дополнительного армирования балок-стенок Рис. 5.2.3.b Типовое укрепление нижней части балок-стенок В принципе, карнизы и консоли являются консольными балками-стенками. В большинстве случаев действующая на них нагрузка является нагрузкой, сосредоточенной у конца консоли. В результате этой неравномерно распределенной нагрузки возникает существенная разница в расчете по сравнению с равномерно нагруженными высокими балками-стенками. Отношение между высотой и длиной находится в пределах 2>d/a>1. Консоли высотой d > 2a должны рассматриваться, как консоли с d=2a. Консоли рассчитываются как система балочно-консольных ферм с упругими-деформируемыми связями и сжатыми арматурными стержнями. В этом случае, контрольный расчет сдвигающих сил может производиться из предположения, что сдвигающая сила передается непосредственно на сжатый арматурный стержень. В дальнейшем учитывается стандарт DIN. Полученные данные в достаточной степени совпадают с результатами расчета по стандарту ACI. Для более подробной информации смотрите главу 11.9 стандарта ACI-318. Рис. 5.3.a Силы, действующие на консоль Устойчивость консоли обеспечивается за счет выполнения следующих условий. Армирование упруго-деформируемой связи должно рассчитываться в зависимости от силы растяжения T. Коэффициент надежности составляет 1.75 (разрушение стали). На конце консоли арматура должна быть закреплена горизонтальными хомутами. Для определения рабочей высоты необходимо учесть то, что растянутая зона включает в себя неоднородные слои. Сила T определяется по формуле: Т= F•a/0.8•d + H•(1+ ∆d/0.8•d) Идеальная распорка внутренней фермы (сжатая распорка) принимается высотой (t1+t2)-c, причем (t1+t2) – ширина двух бетонных оболочек трехмерной панели. Значение cэквивалентно 0.2d. Максимальное напряжение в такой распорке определяется аналогично методу простой итерации по DIN и равно 0.95•fc. Коэффициент надежности равен 2.1 (разрушение бетона). В случае внецентренно приложенной нагрузки (рис. 5.3.a, справа), две силы F1, и F2 должны быть определены таким образом, что сила F является их результирующей. Расположение консоли должно быть определено перед бетонной оболочкой, которая подвергается более высокой нагрузке. Не рекомендуется рассчитывать теоретическое касательное напряжение τ = F/((t1+t2)z). Если максимальное касательное напряжение (τ03) учитывается полностью, то возможные нагрузки, которые возникнут в этом случае могут намного превысить несущую способность распорки. textarchive.ru Блок плитного пролетного строения под железную дорогу (рис. 6.16) имеет основную рабочую арматуру (1), воспринимающую растягивающие усилия при изгибе блока, которую ставят по расчету на прочность. Необходимую площадь арматуры обычно набирают из стержней периодического профиля d = 16–40 мм. С помощью отгибов (2) концы растянутой рабочей арматуры надежно закрепляют в сжатой зоне блока. Кроме того, отгибы уменьшают раскрытие наклонных трещин в бетоне, возникающих от действия главных растягивающих напряжений, и повышают сопротивление наклонных сечений поперечной силе. Не менее 1/4 стержней рабочей арматуры выполняют без отгибов и заводят за ось опирания блока, заканчивая их прямыми крюками (стержни № 5). Размещение рабочей арматуры удобно показывать под поперечным сечением блока в виде таблицы, в которой каждая клетка содержит номер соответствующего стержня. По таблице вместе с продольным разрезом блока можно определить количество, форму и расположение стержней рабочей арматуры. Под продольным разрезом блока приводят выноску из стержней, на которой указывают длину всех прямолинейных и криволинейных участков. Выноской руководствуются при изготовлении стержней. Для сокращения числа номеров стержни рабочей арматуры располагают несимметрично относительно середины пролета. При этом стержни одного номера образуют отгибы в четырех местах по длине блока. Хомуты (8), как и отгибы, служат для уменьшения раскрытия наклонных трещин и повышения прочности наклонных сечений, а также объединяют верхнюю и нижнюю арматуры блока в жесткий каркас, который после изготовления устанавливают в опалубку. Хомуты обычно изготовляют из круглой стали d = 8–12 мм. В одном поперечном сечении ставят несколько хомутов, каждый из которых охватывает три растянутых стержня (более пяти не допускается) в одном горизонтальном ряду арматуры. Вверху хомуты прикрепляют к стержням монтажной арматуры (9). Рис. 6.16 – Армирование плитного пролетного строения При нагрузке, действующей на блок неравномерно по ширине, может возникнуть изгиб его в поперечном направлении с появлением растянутой зоны, которую армируют стержнями распределительной арматуры (4). Консоли плиты, изгибаемые в поперечном направлении, работают как балки, заделанные одним концом. Рабочую арматуру консолей (3) ставят у верхней грани, определяя расчетом количество и диаметр стержней, которые для правой и левой консолей могут быть общими. Консоли целесообразно армировать стержнями периодического профиля d = 10–16 мм. Аналогичную конструкцию имеет рабочая арматура бортиков и тротуарных консолей (5). Стержни (3) и (5) армируют входящий угол между верхней гранью плиты и бортиком. Концы стержней перекрещиваются и имеют необходимую заделку в бетоне. В консолях, бортиках и тротуарных плитах необходима также распределительная арматура (6). По нижней поверхности консолей и бортиков часто предусматривают противоусадочную арматуру из сетки (7), которая уменьшает раскрытие возможных трещин от усадки бетона. Кроме того, стержни этой арматуры служат рабочими в случае появления в консоли положительных изгибающих моментов от случайных ударов снизу или при действии инерционных сил во время перевозки и установки блока. Нерасчетная арматура (распределительная, монтажная, противоусадочная) имеет d = 8–10 мм. Армирование плиты балластного корыта или проезжей части ребристых пролетных строений зависит от ее конструкции (плита, не имеющая разреза между ребрами, или консольная плита, например при Т–образных блоках без соединения плит на монтаже). Неразрезная плита (рис. 6.17, а) в поперечном направлении работает на изгиб как балка, упруго защемленная в ребрах. Наибольшие изгибающие моменты могут возникнуть в сечениях А–А, Б–Б, В–В, необходимое количество рабочей арматуры в которых определяют расчетом. В выноске указывают количество стержней рабочей арматуры на 1 пог. м плиты в направлении оси пролетного строения. Так, в сечениях А–А и Б–Б требуется по расчету поставить 10 стержней у верхней грани плиты, а в сечении В–В – 8 стержней у нижней грани. Часть стержней (№ 2 и 3) отгибают вверх для использования как в верхней, так и в нижней зонах. Одновременно это позволяет объединить арматуры плиты в жесткий каркас. В плите, изгибающейся как пластинка, изгибающие моменты действуют не только в поперечном, но и в продольном направлении, поэтому необходимо предусматривать распределительную арматуру (стержни № 5 и 7). Рис. 6.17 – Армирование плиты В плите Т–образного блока со свободными краями рабочая арматура (стержни № 1 и 2) расположена у верхней грани (рис. 6.17, б). Изгибающие моменты уменьшаются от ребра к краям, поэтому часть стержней (№ 2) можно не доводить до края плиты, делая их короче. Арматуру плиты изготовляют в виде сварных сеток на специальных машинах. Верхняя сетка СПВ состоит из стержней рабочей и распределительной арматур (стержни № 3), нижняя сетка СПН – из противоусадочных стержней № 4 и 5. Закругление также армировано сеткой СПЗ. Сетки увязывают в жесткий каркас с помощью монтажных стержней. Неразрезную плиту также можно армировать сварными сетками без перевода стержней из верхней зоны в нижнюю. О назначении различных видов арматуры и о рекомендуемых ее диаметрах было сказано выше при рассмотрении армирования консолей плитных пролетных строений (см. рис. 6.16). Там же показано армирование бортиков и плит тротуаров. Рабочую арматуру ребра располагают в нижней зоне (рис. 6.18). По мере уменьшения изгибающих моментов к опоре в соответствии с расчетом стержни рабочей арматуры отводят вверх, образуя отгибы, и закрепляют в сжатой зоне. Рис. 6.18 – Армирование ребра Ребро имеет стенку переменной толщины. От конца до сечения А–А форма ребра прямоугольная, а к середине пролета толщина стенки уменьшается. Отгибы рабочей арматуры не должны выходить за пределы бетона, поэтому в средней части блока до сечения А–А можно отгибать только стержни № 1, 2, 3, расположенные в двух средних вертикальных рядах. Стенку армируют сварными сетками (1), состоящими из вертикальных стержней № 10, называемых хомутами, и стержней № 8 продольной арматуры. Продольную арматуру ставят для уменьшения раскрытия вертикальных трещин, образующихся в растянутой зоне ребра и стянутых в нижней части рабочей арматурой (армирование диафрагм и зоны опирания ребра на опорную часть не показаны). Диафрагмы между ребрами, не стыкуемые при монтаже, армируют сетками из вертикальных и горизонтальных стержней. Горизонтальные стержни должны иметь хорошую заделку в ребрах, а вертикальные – в верхней плите. Рассмотрим некоторые общие принципы выбора расположения стержней в бетоне при проектировании. Рабочую арматуру располагают в бетоне одиночными стержнями (рис. 6.19, а), пучками по два–три стержня (рис. 6.19, б, в) или (в арматурных сварных каркасах) вертикальными рядами стержней, соединенных сварными швами (рис. 6.19, г, д). Рис. 6.19 – Расположение рабочей арматуры в бетоне При выборе расположения рабочей арматуры прежде всего надо обеспечить свободный проход бетона между стержнями или пучками стержней при изготовлении элемента, поэтому необходимо соблюдать минимальные расстояния в свету между стержнями и между стержнями и опалубкой. Применяемые для уплотнения бетона вибраторы с гибким валом имеют диаметр рабочего органа 51–76 мм, в связи с чем между вертикальными рядами арматуры желательно оставлять один–два промежутка шириной 6–8 см; остальные промежутки должны быть не менее 5 см. Расстояние в свету между стержнями рабочей арматуры и опалубкой (защитный слой) принимают не менее 3 см. для обеспечения свободного прохода бетона и надежной защиты рабочей арматуры от коррозии во время эксплуатации сооружения. С другой стороны, защитный слой не должен быть больше 5 см, так как при большой толщине в неармированном слое бетона могут развиваться усадочные или силовые трещины. Армирование железобетонных пролетных строений должно обеспечивать воспринятие растягивающих напряжений в сечениях элементов в предположении, что бетон в растянутой зоне не работает. При этом раскрытие трещин в бетоне, если они появятся, не должно превосходить величины, при которой снижается долговечность сооружения. В изгибаемых балках у середины пролета могут возникать трещины в нижней части сечения за счет действия нормальных растягивающих напряжений при изгибе. Эти трещины имеют вертикальное направление. Ближе к опорам могут появляться наклонные трещины от действия главных растягивающих напряжений, причем угол наклона увеличивается от середины пролета к опорам до 45°. Сами трещины в растянутой зоне бетона не опасны. Их учитывают в расчете, причем прочность, выносливость и жесткость железобетонных конструкций обеспечиваются, несмотря на наличие трещин. Опасным является увеличение раскрытия трещин, так как при значительной ширине в трещины может попасть вода, вызывающая ржавление арматуры или выщелачивание бетона. Предельная ширина трещин, при которой они не представляют опасности в отношении долговечности моста, составляет 0,2 мм. В результате многократно повторного приложения временной нагрузки ширина появившихся трещин постепенно возрастает за счет потери сцепления арматуры с бетоном на участке между трещинами. При одинаковом напряжении в арматуре раскрытие трещин увеличивается, если трещины будут появляться на большем взаимном расстоянии. Для уменьшения расстояния между трещинами необходимо увеличивать сцепление между арматурой и бетоном и сокращать площадь растянутой зоны бетона (повышать насыщение растянутой зоны арматурой). Сцепление арматуры с бетоном можно увеличить применением стержней меньшего диаметра, так как при этом увеличивается их суммарный периметр. Так, один стержень d = 42 мм. имеет такую же площадь поперечного сечения, что и три стержня d = 24 мм, но периметр последних больше в 1,7 раза. Даже при расположении трех стержней плотным пучком периметр его значительно больше периметра одного стержня той же площади. Резкого повышения сцепления достигают применением арматуры периодического профиля вместо гладкой. Для увеличения насыщения растянутой зоны бетона арматурой следует назначать размеры растянутой зоны минимально необходимыми по условиям размещения арматуры с учетом обеспечения качественного бетонирования этой зоны. При армировании ребра плоскими сварными каркасами (рис. 6.20) стержни сваривают между собой (рис. 6.19, г), арматуру ребра составляют из набора каркасов, имеющих отгибы в разных местах по длине балки. Это дает более компактное расположение арматуры; плечо внутренней пары сил при той же высоте сечения увеличивается, поэтому несколько уменьшается расход арматуры. Часто можно обойтись без развития нижнего пояса ребра, благодаря чему упрощается форма блоков и уменьшается расход бетона. Рис. 6.20 – Плоский сварной каркас Недостаток арматуры в виде сварных каркасов – большой объем сварочных работ, выполняемых в основном вручную. Кроме того, возможно появление продольных трещин на нижней поверхности ребра, так как бетон разбит рядами арматуры на вертикальные слои, плохо связанные друг с другом. Для улучшения связи между слоями бетона, расположенными между вертикальными рядами арматуры, в них через три–четыре стержня следует оставлять просвет, равный диаметру стержня (рис. 6.19, д). Достаточность этого проверяют расчетом конструкции на трещиностойкость. В местах перегиба стержень, стремясь выпрямиться, оказывает давление на бетон. Во избежание смятия бетона и концентрации напряжений в арматуре необходимо устраивать перегибы стержней по окружности достаточно большого радиуса (12d). В местах, где рабочая арматура не очень напряжена, например на концевых участках балок, можно ограничиться перегибом с радиусом 3d. При размещении отгибов надо следить, чтобы на участке, где их ставят по расчету, в любом сечении, нормальном к оси балки, был по крайней мере один отгиб. Если поставить хомуты, достаточные по расчету для прочности и трещиностойкости балки, то отгибов можно не делать. В этом случае в местах обрыва стержней возникают концентраторы растягивающих напряжений в бетоне. Чтобы ослабить их влияние, необходимо распределять обрывы по длине. Стыки растянутой арматуры осуществляют при помощи сварки. При стыковании стержней до постановки в арматурные каркасы лучшие результаты дает контактная сварка встык методом оплавления, причем для конструкций железнодорожных мостов, рассчитываемых на выносливость, следует применять механическую зачистку шва для уменьшения концентрации напряжений. Стыки арматуры, устраиваемые после постановки стержней в каркасы или при монтаже сборных конструкций, если арматура растянута и подвержена значительному воздействию временной нагрузки, рекомендуется выполнять ванным способом (рис. 6.21). Рис. 6.21 – Стыкование арматуры При значительных размерах растянутой зоны недостаточно поставить расчетное количество арматуры у растянутого волокна. Для предупреждения значительного раскрытия трещин следует армировать растянутую зону бетона по всей ее высоте. Для этого стенку снабжают продольной арматурой d = 8–14 мм, располагая ее на 1/3 высоты через 10–12d. При проектировании нужно иметь в виду, что растянутая зона бетона может возникнуть там, где появляются местные напряжения от сосредоточенных усилий, а также неучтенные расчетом растягивающие напряжения, например при действии отрицательных моментов в плите балластного корыта над диафрагмами. Такие места следует армировать для предотвращения появления или уменьшения раскрытия трещин, причем направление арматуры необходимо выбирать так, чтобы она пересекла возможные трещины под углом, по возможности близким к 90°. Основное назначение хомутов в балках – обеспечение прочности по наклонным сечениям. Количество хомутов на участках, где действуют значительные поперечные силы (у опор), определяют расчетом. На участках, где поперечные силы невелики и хомуты по расчету не требуются, их ставят конструктивно. При этом каждый хомут должен охватывать в одном ряду не более пяти растянутых или трех сжатых стержней, а расстояние между хомутами по длине блока не должно превышать 50 см. или 3/4 высоты сечения. В местах действия значительных сжимающих напряжений может произойти разрушение бетона – появление трещин, направленных вдоль сжимающего усилия. Эти трещины возникают за счет поперечных деформаций бетона, для сдерживания которых и предупреждения появления трещин можно поставить так называемую косвенную арматуру. Эту арматуру, применяемую в виде сеток, хомутов или спиралей, располагают так, чтобы при поперечных удлинениях бетона в ней возникали растягивающие усилия. Защитный слой бетона в свету для хомутов и нерасчетной арматуры должен иметь толщину не менее 1,5 см. Не допускается армировать входящие углы перегибом стержней рабочей арматуры по очертанию угла. В этом случае следует продолжать прямолинейные стержни рабочей арматуры и делать их перекрещивающимися, располагая в разных вертикальных плоскостях (рис. 6.22). Отрыв защитного слоя может быть вызван потерей устойчивости сжатых арматурных стержней. Для предупреждения этого применяют хомуты, расстояние между которыми в изгибаемых элементах не должно быть более 20 см. Если сжатая грань элемента имеет выпуклое очертание, то сечение хомутов должно быть проверено на полную величину радиального усилия отрыва. Рис. 6.22 – Армирование входящего угла Арматура всего блока должна быть связана хомутами в достаточно жесткий каркас с обеспечением проектного положения стержней при бетонировании. Хомуты прикрепляют к верхней и нижней арматуре. В ряде случаев для образования жесткого каркаса необходима дополнительная монтажная арматура. vse-lekcii.ru Согласно СП 52-101-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры" п.8.3.6: "В железобетонных линейных конструкциях и плитах наибольшие расстояния между осями стержней продольной арматуры, обеспечивающие эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций, а также ограничение ширины раскрытия трещин между стержнями арматуры, должны быть не более: - в железобетонных балках и плитах: 200 мм - при высоте поперечного сечения, h ≤ 150 мм; 1,5h и 400 мм - при высоте поперечного сечения h > 150 мм;" Понимать этот пункт следует так. Например рассчитывается однопролетная плита перекрытия высотой до 150 мм и по расчету для армирования 1 м ширины такой плиты требуется 3.43 см2 арматуры. Согласно таблицы 170.2 для армирования можно использовать 1 стержень диаметром 22 мм, 2 стержня диаметром 16 мм, 3 стержня диаметром 14 мм, 4 стержня диаметром 12 мм, 5 стержней диаметром 10 мм, 7 стержней диаметром 8 мм и т.д. Так вот, для армирования такой плиты следует принимать не менее 5 стержней диаметром 10 мм. Именно это и обеспечит более равномерное распределение напряжений и деформаций и более эффективное вовлечение в работу бетона. Потому как расчетная схема и реальная работа конструкции - две большие разницы и когда мы рассматриваем материал 1 м ширины железобетонной плиты, как обладающий одинаковыми свойствами по всей ширине, мы делаем очень большое допущение. А чем более равномерно по рассматриваемой ширине будет распределена арматура, тем ближе будет расчетная схема к реальной работе конструкции. А в Пособии к СП 52-101.2003 данный пункт дополнен следующей рекомендацией (п. 5.13): "При армировании неразрезных плит сварными рулонными сетками допускается вблизи промежуточных опор все нижние стержни переводить в верхнюю зону. Неразрезные плиты толщиной не более 80 мм допускается армировать одинарными плоскими сетками без отгибов." В данном случае речь идет о плитах перекрытия, которые могут рассматриваться как многопролетные балки (пример расчета такого перекрытия см. в статье "Расчет монолитного ребристого перекрытия"). Соответственно в таких плитах возникает момент не только в пролете, но и на промежуточных опорах. И если подобрать арматуру таким образом, что она будет воспринимать моменты, действующие на промежуточных опорах, то армирование можно выполнять одной сеткой для верхней и для нижней зоны сечения, выполняя переход из верхней зоны в нижнюю или наоборот в местах, где расчетный момент, действующий на поперечное сечение плиты, равен нулю. Выглядит это примерно так: Рисунок 401.1. Варианты армирования монолитной неразрезной плиты б) сварными рулонными сетками с переходом в верхнюю зону сечения на промежуточных опорах, в) сварными одинарными плоскими сетками г) отдельными стержнями (одиночной арматурой). Ну а теперь пора переходить к не менее важному п. 8.3.7 (5.14 в Пособии): "В балках и ребрах шириной более 150 мм число продольных рабочих растянутых стержней в поперечном сечении должно быть не менее двух. При ширине элемента 150 мм и менее допускается устанавливать в поперечном сечении один продольный стержень." Данная рекомендация основана все на том же требовании обеспечить эффективное вовлечение в работу бетона, а также максимально возможное перераспределение напряжений и деформаций. Дело в том, что в балках и ребрах монолитного ребристого перекрытия шириной > 150 мм может поместиться 2 стержня арматуры с учетом требуемой толщины защитного слоя бетона и соблюдении минимального расстояния между стержнями при ожидаемом максимальном размере крупного наполнителя бетонной смеси и этим нужно пользоваться. Согласно п. 8.3.8 (5.15): "В балках до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры с площадью сечения не менее 1/2 площади сечения стержней в пролете и не менее двух стержней. В плитах до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры на 1 м ширины плиты с площадью сечения не менее 1/3 площади сечения стержней на 1 м ширины плиты в пролете и не менее двух стержней." Данный пункт повествует нам о крайних опорах многопролетных неразрезных плит и балок или просто об опорах однопролетных балок и плит. А также о том что даже если изгибающий момент в точках начала опоры однопролетных балок и плит, а также на крайних опорах многопролетных плит и балок равен нулю, то все равно для надлежащей анкеровки арматуру следует предусматривать до опоры и даже дальше. Насколько дальше, на то есть отдельный пункт (5.35). Тем не менее этот пункт не запрещает заводить за грань опоры всю расчетную арматуру, если это арматура периодического профиля. А в СНиП 2.03.01-84 подобный пункт ((5.20)) дополнен следующей рекомендацией: "В плитах расстояния между стержнями, заводимыми за грань опоры, не должны превышать 400 мм, причем площадь сечения этих стержней на 1 м ширины плиты должна составлять не менее 1/3 площади сечения стержней в пролете, определенной расчетом по наибольшему изгибающему моменту." Из чего следует, что даже если расстояние между стержнями продольной арматуры будет принято согласно указанных выше рекомендаций, а именно не более 200 мм, то все равно за грань опоры придется заводить половину всех продольных стержней. И только если расстояние между стержнями продольной арматуры будет приниматься около 130 мм, то можно заводить за грань опоры третью часть стержней. И тут возникает очень важный вопрос: а на сколько можно не доводить до грани опоры продольные стержни арматуры в однопролетных балках и плитах и на крайних опорах многопролетных балок и плит? К сожалению ни один из вышеперечисленных нормативных документов прямого ответа на этот вопрос не дает, а приводятся только формулы, да таблицы, в которых мы и попробуем сейчас разобраться. Например, все для той же однопролетной плиты, рассматриваемой как балка на шарнирных опорах длиной l = 3 м, требуемое сечение составляет 3.43 см2. Однако арматура с таким сечением необходима только посредине плиты, где изгибающий момент максимальный. На опорах, согласно принятой расчетной схеме момент равен нулю и арматура вроде как вообще не требуется, однако с целью анкеровки часть арматуры все же заводится за грань опоры. И хотя нет прямой зависимости между значением изгибающего момента и требуемой площадью арматуры мы все же предположим такую зависимость, получив в итоге небольшой запас по прочности. Итак, если планируется не доводить до опор половину продольных стержней, то эту половину следует доводить до точки, в которой согласно эпюре моментов значение изгибающего момента будет в 2 раза меньше, т.е. М = ql2/16 плюс расстояние, необходимое для анкеровки арматуры в растянутом бетоне. Согласно уравнению моментов: Мx = qlx/2 - qx2/2 = ql2/16 тогда x = 0.146l или примерно 438 мм (методы решения квадратных уравнений здесь не приводятся) Для арматуры периодического профиля минимально допустимая длина анкеровки в растянутом бетоне составляет согласно Таблице 328.1 не менее 20d = 200 мм, не менее 250 мм, а также не менее (0.7·3600/117 + 11)10 = 325 мм (пояснения к формуле там же, где и таблица). Таким образом обрываемую арматуру можно не доводить до граней опор на 438 - 325 = 113 мм. Как видим, экономия при обрывании арматуры в пролете не то чтобы сумасшедшая и потому при выполнении 1-2 плит лучше довести все продольные стержни до опор. Так оно надежней будет. Да и перераспределение усилий в плите при этом будет более равномерным. Ну и еще одно требование, относящееся к балкам, достаточно редко встречающимся в малоэтажном строительстве, но тем не менее (п. 5.16): "В изгибаемых элементах при высоте сечения более 700 мм у боковых граней должны ставиться конструктивные продольные стержни с расстояниями между ними по высоте не более 400 мм и площадью сечения не менее 0,1% площади сечения бетона, имеющего размер, равный по высоте элемента расстоянию между этими стержнями, по ширине - половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм." На первый взгляд такое требование выглядит нелогичным - зачем устанавливать арматуру приблизительно посредине высоты сечения, т.е. там, где растягивающие или сжимающие напряжения минимальны или их вовсе нет? Тем не менее нельзя забывать о том, что стержни поперечной арматуры могут работать на сжатие, а значит чем меньше их расчетная длина, тем больше устойчивость. Соответственно установка дополнительных продольных стержней, особенно при сварном каркасе, уменьшает расчетную длину стержней поперечного армирования как минимум вдвое. Примечание: выражение в данном пункте "имеющего размер, равный по высоте элемента расстоянию между этими стержнями, по ширине - половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм" для меня тайна великая есмь. Причем в СНиПе этот пункт формулируется практически также. Предполагаю, что это как-то связано с балками таврового сечения, но утверждать не буду. Кстати, пора поговорить о поперечном армировании. п.8.3.9: "Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также с целью ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и закрепления их от бокового выпучивания в любом направлении. Поперечную арматуру устанавливают у всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура." Суть этого требования в том, что поперечная арматура никогда не помешает. И даже если по расчету не требуется, тем не менее будет способствовать более равномерному распределению напряжений в сечениях ж/б элемента. Согласно п. 8.3.10 "...Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов принимают не менее 6 мм. В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры." Требования данного пункта, на мой взгляд очевидны и дополнительных комментариев не требуют. В том смысле, что арматуру диаметром 5 мм трудно приварить к арматуре диаметром 30 мм. Согласно п. 8.3.11: "В железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,5 h0 и не более 300 мм. В сплошных плитах, а также в часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участке элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать. В балках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,75 h0 и не более 500 мм." Тут тоже все более менее понятно и как бы уточнение п. 8.3.9. А кроме того из этого пункта следует вывод, что даже если в сжатой зоне балки высотой более 150 мм по расчету продольная арматура не требуется, то по конструктивным требованиям ее следует установить. Иначе к чему вверху крепить поперечную арматуру, чтобы обеспечить удержание стержней в проектном положении при бетонировании и в процессе набора прочности бетона (имеются в виду сварные плоские каркасы)? При этом диаметр конструктивной продольной арматуры можно принимать в 1.5-2 раза меньше, чем расчетной продольной арматуры. А в Пособии за этим следует следующий пункт (5.22): "Отогнутые стержни арматуры должны предусматриваться в изгибаемых элементах при армировании их вязаными каркасами. Отгибы стержней должны осуществляться по дуге радиусом не менее 10d. В изгибаемых элементах на концах отогнутых стержней должны устраиваться прямые участки длиной не менее 0,8lan, принимаемой согласно указаниям п.5.32, но не менее 20d в растянутой и 10d — в сжатой зоне. Прямые участки отогнутых гладких стержней должны заканчиваться крюками. Расстояние от грани свободной опоры до верхнего конца первого отгиба (считая от опоры) должно быть не более 50 мм. Угол наклона отгибов к продольной оси элемента следует принимать в пределах 30 - 60°, рекомендуется принимать угол 45°." Как выглядит такой отгиб, можно посмотреть все на том же рис. 401.1 г). А еще смысл этого пункта в том, что если вы делаете вязаный каркас, то обрыв арматуры, не доводимой до грани опоры, рассчитывать вовсе не обязательно. Достаточно выполнить требования данного пункта. И кроме того из этого пункта следует, что вязанные каркасы для балок с 2 стержнями в нижней растянутой зоне нежелательны, надежнее делать для балок сварные каркасы. Согласно п. 8.3.14: "В элементах, на которые действуют крутящие моменты, поперечная арматура (хомуты) должна образовывать замкнутый контур." Как правило крутящие моменты могут возникать в перемычках наружных стен и прочих балках, к которым нагрузка приложена не по центру тяжести сечения. А потому для таких элементов лучше использовать поперечную арматуру согласно указанному пункту, даже если расчет на действие крутящих моментов не проводился. 8.3.15 Поперечную арматуру в плитах в зоне продавливания в направлении, перпендикулярном сторонам расчетного контура, устанавливают с шагом не более 1/3 h0 и не более 300 мм. Стержни, ближайшие к контуру грузовой площади, располагают не ближе h0/3 и не далее h0/2 от этого контура. При этом ширина зоны постановки поперечной арматуры (от контура грузовой площади) должна быть не менее 1/5 h0. Расстояния между стержнями поперечной арматуры в направлении, параллельном сторонам расчетного контура, принимают не более 1/4 длины соответствующей стороны расчетного контура. 8.3.16 Расчетную поперечную арматуру в виде сеток косвенного армирования при местном сжатии (смятии) располагают в пределах расчетной площади Ab,max (6.2.43). При расположении грузовой площади у края элемента сетки косвенного армирования располагают по площади с размерами в каждом направлении не менее суммы двух взаимно перпендикулярных сторон грузовой площади (рисунок 6.11). По глубине сетки располагают: - при толщине элемента более удвоенного большего размера грузовой площади - в пределах удвоенного размера грузовой площади; - при толщине элемента менее удвоенного большего размера грузовой площади -; в пределах толщины элемента. 8.3.17 Поперечная арматура, предусмотренная для восприятия поперечных сил и крутящих моментов, а также учитываемая при расчете на продавливание, должна иметь надежную анкеровку по концам путем приварки или охвата продольной арматуры, обеспечивающую равнопрочность соединений и поперечной арматуры. Данные пункты пока оставляю без комментариев. Возможно со временем я для большего удобства пользования разобью данные требования по категориям типа: "требования при армировании плит и балок сварными каркасами из арматуры периодического профиля", "требования при армировании плит и балок вязаными каркасами". А может и будут отдельные категории для балок и для плит, но пока некогда. doctorlom.com Главную балку армируют в пролете двумя (иногда более) плоскими каркасами, которые перед установкой в опалубку объединяют в пространственный каркас. Два каркаса доводят до грани колонны, а остальные каркасы (при их наличии) обрывают в соответствии с эпюрой моментов. Возможен также обрыв по эпюре арматуры части стержней основных каркасов. На опоре главная балка армируется двумя самостоятельными каркасами, заводимыми сквозь арматурный каркас колонн. Армирование на опоре может выполняться также сетками как и для второстепенных балок; в этом случае надопорные сетки располагают по обе стороны от колонны на ширине не более 1/3 расстояния между главными балками. В главных балках опорные сечения армируются вертикальными каркасами, которые пропускаются между арматурными стрежнями колонны, длина этих каркасов определяется по эпюре арматуры. При высоте сечения главных балок 700 мм и более необходима постановка продольных арматурных стрежней диаметром 10-16 мм вдоль боковых граней с расположением их по высоте не реже 400мм. Эпюра арматуры представляет собой эпюру моментов несущей способности изгибаемого элемента по нормальным сечениям при принятых сечениях арматуры и бетона. Эпюра арматуры совмещается с огибающей эпюрой изгибающих моментов, при этом она не должна проникать «внутрь» огибающей эпюры, т.к. значение несущей способности в любом сечении балки должно быть больше (или равно) действующего изгибающего момента. Второстепенные балки могут иметь трещины в растянутой зоне на опоре; поэтому передача их опорного давления на главную балку происходит фактически через сжатую зону второстепенной балки. Эта местная сосредоточенная нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки и дополнительными сетками в местах опирания второстепенных балок. Длина зоны, в пределах которой учитывается поперечная арматура, воспринимающая поперечную нагрузку и площадь сечения поперечной арматуры определены на рисунке 17.6. При армировании монолитных ребристых перекрытий сварными сетками и каркасами последние укладывают в следующем порядке. Предварительно в опалубку устанавливают плоские сварные каркасы главных и второстепенных балок, нижние стержни которых соединяют стыковыми стержнями, в главных балках размещают дополнительные сетки, укладывают сварные плоские сетки плиты и надопорные сетки второстепенных балок. Компоновка конструктивной схемы Под компоновкой конструктивной схемы перекрытия понимают: 1. разделение плана перекрытия температурно-усадочными и осадочными швами на деформационные блоки; 2. определение направления ригелей: вдоль продольной или вдоль поперечной осей здания. Продольное направление ригелей назначают преимущественно в жилых зданиях (по планировочным соображениям). При поперечном направлении ригелей здание получает наибольшую поперечную жесткость здания, но худшую освещеность. 3. выбор размеров пролета и шага ригелей, способа опирания панелей на ригель, типа и размеров панелей перекрытия. Компоновку конструктивной схемы перекрытия производят в зависимости от внешних нагрузок, назначения здания и общих архитектурно-планировочных решений. На здания действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки, совместное действие которых может привести к общей потери устойчивости здания, если не обеспечить пространственной жесткости (жесткости в трех плоскостях: 2 вертикальных и 1 горизонтальной). Это можно сделать созданием жестких узлов сопряжения ригелей с колоннами, которые воспринимают помимо поперечных и продольных сил изгибающие моменты. Такие каркасы называют рамными. Либо это можно сделать, соединив части колонн специальными связями жесткости, с сохранением шарнирного опирания ригелей на консоли колонн. Такие связи называют диафрагмами, а каркас – связевым. В обоих случаях горизонтальные связи – панели перекрытия, которые образуют жесткие диски за счет приваривания их к ригелям, либо за счет плотного замоноличивания продольных и поперечных швов между конструкциями. studfiles.net Балками, прогонами и ригелями называются стержневые изгибаемые элементы, работающие под нагрузкой отдельно или в составе перекрытия, покрытия и т. д. По способу возведения балки могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными, по форме поперечного сечения — прямоугольного, таврового, двутаврового, трапециевидного и другого сечения. Минимальная ширина сечения балок, а также ребер сборных панелей, настилов и часторебристых перекрытий зависит от диаметра продольной арматуры и крупности заполнителей. Рекомендуемая ширина сечения балок 100, 120, 150, 200, 220, 250 мм и далее кратной 50 мм. Высота сечения 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200 мм и далее кратной 300 мм при соотношении h/b = 2..4. Распределение арматуры в поперечном сечении балок со сварными (а. б. в, г. д) и вязаными (е, ж, з, и, к) каркасами. Расположение арматуры в железобетонных конструкциях производится с учетом ее вида, формы и величины поперечного сечения элементов, а также минимальных расстояний между стержнями и требуемой толщины защитного слоя бетона. Распределение арматуры в поперечном сечении балок мало зависит от того, применяется она в виде сварных или вязаных каркасов. Число продольных рабочих гибких стержней, заводимых за грань опоры балки, должно быть не менее двух. В балках и ребрах шириной 150 мм и менее допускается установка и доведение до опоры одного стержня, если они рассчитаны на небольшую равномерно распределенную нагрузку. Согласно опытным данным, перед разрушением изгибаемых элементов напряжения в растянутых стержнях приопорной зоны составляют 35...45% максимальных их напряжений в пролете. Поэтому требуется заводить за грань опоры не менее половины поперечного сечения продольной арматуры. Диаметр стержней рабочей арматуры балок не менее 12 мм. Желательно назначить все рабочие стержни одинакового диаметра и не более 32 мм. При назначении рабочей арматуры для элементов из легкого бетона предпочтение рекомендуется отдавать мелким диаметрам стержней, т. е. 18 мм и менее. Расстояния в свету между отдельными стержнями должны приниматься не менее наибольшего диаметра стержней и не менее 25 мм для нижней и 30 мм для верхней арматуры. При расположении нижней арматуры более чем в два ряда по высоте сечения расстояния между стержнями, расположенными в третьем и следующих рядах, должны быть не менее 50 мм. Этим обеспечивается свободное проникновение между арматурными стержнями крупных заполнителей. При высоте сечения более 700 мм у боковых граней должны ставиться монтажные продольные стержни с площадью сечения не менее 0,1% от площади поперечного сечения. Армирование балок прокатными профилями допускается лишь при строительстве промышленных зданий и сооружений. Для лучшего сцепления с бетоном жесткая арматура имеет рифленую поверхность. Армирование балок прокатными профилями (а) и листовой сталью (б): 1—гладкая жесткая арматура; 2—то же, с рифленой поверхностью; 3 — гибкая рабочая арматура. Сталебетонные балки имеют одиночное или двойное внешнее армирование в шве полосовой стали гладкого или периодического профиля. Совместная работа внешней арматуры и бетона гарантируется хомутами-анкерами или анкерирующими стержнями-дюбелями. На опорах внешняя арматура приваривается к жестким торцевым упорам. Поперечные стержни принимают по расчету и конструктивно. Из условия сварки арматуры диаметр поперечной арматуры принмаю более половины диаметра продольной арматуры. Диаметр хомутов в вязаных каркасах принимается не менее 6 мм при высоте менее 800 мм и не менее 8 мм при высоте (h) более 800 мм. Расстояние между вертикальными и горизонтальными поперечными стержнями должно быть не более 600 мм и не более удвоенной ширины грани балки или ребра. На приопорных участках, равных 0,25 пролета, это расстояние не должно превышать h/2 и 150 мм при h<450 мм, а также h/З и 500 мм при h>450 мм. В опасных зонах элементов целесообразно применять замкнутую поперечную арматуру. Она предохраняет стержни сжатой зоны от потери устойчивости и преждевременного разрушения бетона. В элементах, работающих на изгиб с кручением, вязаные хомуты должны быть замкнутыми с перепуском их концов на 30 d. В сварных каркасах все поперечные стержни должны быть приварены к угловым продольным стержням, образуя замкнутый контур. Армирование верхнего (a) и промежуточных (б, в) крайних узлов монолитных рам. Сопряжения ригеля с концом колонны в монолитных железобетонных каркасах выполняются по схеме на рис. Нижние стержни пролетной арматуры ригеля заводятся за внутренние грани колонн на величину их анкеровку. Верхние стержни опорной арматуры ригеля заводятся в колонну и обрываются в одном или в двух сечениях. При больших эксцентриситетах приложения продольного усилия в колоннах часть их продольных стержней, но не менее двух, пропускается в ригель на величину анкеровки от внутренней грани стойки. Причем чем больше радиус загиба стержней, тем выше несущая способность узла. СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М., 2004. С. 24. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01–84). М.: ЦНИИПромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР, 1989. 192 с. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия. М., 1988. 34 с. Конструктивные требования по армированию балок и плит перекрытия. Армирование стенки балки
5 Балки и высокие балки (балки-стенки)
5. Балки и высокие балки (балки-стенки)
5.1 Балки
5.2. Балки –стенки.
5.2.1. Изгиб
5.2.2. Расчет сдвигающих усилий
5.2.3. Расположение арматуры
5.3. Карнизы и консоли.
Армирование железобетонных балок ненапрягаемой арматурой
Конструктивные требования по армированию балок и плит перекрытия
Продольное армирование
Поперечное армирование
2. Армирование главной балки
Балочные сборные панельные перекрытия
Конструирование железобетонных балок
Похожие статьи:
poznayka.org
18. Жб балки. Особенности работы и армирования.
Двускатные стропильные балки таврового сечения имеют наиболее экономичное поперечное сечение, толщину которых (60-100 мм) устанавливают главным образом из условий удобства размещения арматурных каркасов, обеспечения прочности и трещиностойкости. Двускатные балки выполняют из бетона класса В25-В40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых явл-тся монтажными, а поперечные – расчётными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям. Приопорные участки балок для предотвращения образования продольных трещин при отпуске натяжения арматуры (или для ограничения ширины их раскрытия) усиливают доп-ми поперечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Для ограничения ширины раскрытия трещин, возникающих в верхней зоне при отпуске натяжения арматуры, балки целесообразно армировать также и конструктивной напрягаемой арматурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре.
Конструкции из дерева и пластмасс.
19. Свойства древесины и пластмасс как строительных материалов
Древесина:
“+”
1) небольшой объемный вес, защищённой от влажности древесины (хвойные породы-500кг/м3, лиственница-650, твердые лиственные породы-700,мягкие-500)
2) высокая относительная прочность R=150
3) низкая теплопроводность (в 400 раз меньше чем у стали, в 5-6 раз - чем кирпичная кладка). Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек волокон. Чем больше плотность и влажность, тем больше ее теплопроводность.
4) невысокий коэф-т температурного расширения
Коэффициент линейного расширения в 2-3 раза меньше, чем у стали. Нет необходимости устраивать температурные швы.
5) высокая стойкость к химически агрессивным средам
В зависимости от вида химической агрессии древесину можно использовать без дополнительной защиты или защищая ее покраской или поверхностной пропиткой.
6) высокая пластичность, что позволяет изготовить криволинейные конструкции
7) высокая упругость (гасит деформации)
8) хорошие акустические свойства
9)долговечность при условии обеспечения осушающего режима
10) прочность
“ – ”
1) существует возможность загнивания, возгорания и поражения древоточцами
2) неоднородность и анизотропность
3) наличие пороков древесины (сучки, трещины, косослой)
4) набухание и усушка при изменении влажности
5) зависимость свойств древесины от температуры и влажности.
Пластмасс:
«+»
1) высокая прочность, составляющая для большинства пластмасс (кроме пенопласта) 50-100МПа, а для некоторых стеклопластиков достигающая 1000МПа
2) небольшая плотность, лежащая в пределах от 20(для пенопласта) до 2000кг/м³ (для стеклопластиков)
3) химическая стойкость
4) низкая теплопроводность
5) водонепроницаемость
6)биостойкость – неподверженность гниению и воздействию разрушительных факторов биологического происхождения
7) сочетание свойств, не встречающиеся у других материалов (прочность и небольшая плотность, прочность и высокое светопропускание)
8) легкая обрабатываемость (для обработки пластмасс во многих случаях используют инструменты, применяемые при обработке древесины)
9) возможность применения клееных и сварных соединений
«- »
1) невысокий модуль упругости (более деформативны)
2) ползучесть и падение прочности при длительных нагрузках
3) невысокая поверхностная твердость и в следствии этого легкая повреждаемость поверхности элементов и изделий
4) сгораемость
5) старение (ухудшение эксплуатационных свойств во времени под действием тепла, солнечной радиации, влаги)
В состав пластмасс наряду с основным компонентом – полимерной синтетической смолой – могут входить наполнители (компоненты вводимые с целью улучшения механических и технологических свойств, повышение теплостойкости, снижение стоимости пластмасс), красители (путем введения в массу материала) и порообразователи (добавки, применяемые для получения газонаполненных материалов – пенопластов.
studfiles.net
1. Армированные деревянные балки.
138
Армированные деревянные балки применяются при жестко заданных технологических параметрах, при выполнении ремонтных работ с целью уменьшения высоты балки или увеличения ее несущей способности.
Армирование деревянных балок стальными стержнями позволяет при ограниченном их габарите по высоте увеличить несущую способность. Эпоксидный клей обеспечивает надежную совместную работу арматуры и дерева, если давление при запрессовке во время изготовления балок будет 0,2-0,3 МПа. Склеиваемые поверхности древесины и стали должны быть без масляных пятен и пыли.
Предпочтительно в качестве арматуры использовать круглые стальные стержни периодического профиля с пределом текучести не менее 400 МПа.
Пазы в древесине для укладки арматуры выбирают фрезерным станком. Они могут быть полукруглыми или квадратными, размером не превышающим диаметра арматуры более чем на 1-1,5 мм. Процент армирования конструкции не должен превышать 3-4.
Рассчитывают армированные деревянные конструкции по проведенным геометрическим характеристикам, а их поперечное сечение рассматривают как цельное.
При расчете напряжения определяют по формулам:
Прогиб вычисляют как для клеедощатой балки с введением жесткости ЕдрJпр:
2. Балки системы Деревягина. Их конструкция и расчет.
Балки системы Деревягина образуются сплачиванием по высоте двух или трех брусьев, соединенных между собой деревянными пластинчатыми нагелями. В этих балках соединять брусья по длине нельзя, поэтому длина балок не превышает 6-6,5 м. Нагели делают из здоровой и сухой (W=8-10%) дубовой древесины или березы. Гнезда для нагелей следует выбирать с помощью электрического цепнодолбежного станка. Их размеры должны обеспечивать достаточное защемление нагеля в брусе. Высота брусьев не может быть меньше 140мм.
Балкам при их изготовлении обязательно придают конструктивный строительный подъем, т.е. выгиб сторону, обратную прогибу под нагрузкой. Выборку гнезд и постановку пластинчатых нагелей производят после того, как брусья балки уложены с плотной притеской одних к другим и после придания ей конструктивного строительного подъема. Такой порядок изготовления обеспечивает защемление нагелей в гнездах, вследствие стремления брусьев распрямиться, а также лучшую плотность соединений. Конструктивный строительный подъем рассчитывают.
Для устранения вредного влияния усушки устраивают продольные вертикальные пропилы глубиной 1/6 высоты бруса. Такие пропилы препятствуют образованию трещин по линии площадок скалывания между нагелями и таким образом обеспечивают надежность в работе балки.
Балки Деревягина рассчитывают как составную балку на податливых связях. Расчет производится по формулам для элементов цельно сечения с учетом поправочных коэффициентов к геометрическим характеристикам сечения:
где - момент сопротивления и момент инерции, определяемые как для цельного сечения,- коэффициенты, учитывающие изменение момента сопротивления и момента инерции соответственно для составных балок на податливых соединениях.
Число связей на половине пролета: , где- полное сдвигающее усилие на участке от опоры до сечения с наибольшим моментом,- минимальное значение несущей способности одного среза нагеля в соединении.
Полученное расчетом количество пластинчатых нагелей следует размещать на соответствующей длине балки при их расстановке с шагом = 9δпл. Если пластинки не могут быть размещены на балке, то необходимо увеличить ее ширину.
studfiles.net
