Изгибаемые элементы. Сведения о конструкции сборных плит и панелей, балок и других изгибаемых элементов. Армирование изгибаемых элементов

Изгибаемые ЖБ элементы встречаются в виде самостоятельных конструкций или являются составляющими сложных конструкций. К ним относят плиты и балки различных сечений.

Плита – конструкция, кот. имеет малую толщину h по сравнению с пролётом L и шириной В. Толщину выбирают с учётом экономического обоснования как можно меньшей, так как плиты характеризуются большим расходом бетона. Толщина кратна 10 мм, но не менее 40 мм для монолитных плит покрытий, 50 мм и 60 мм для перекрытий гражданских и промышленных зданий соответственно, 30 – 35 мм для сборных плит.

Армирование производят сварными сетками, кот. располагают в сечениях плиты в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Их установку производят со стороны растянутых волокон. Стержни рабочей арм-ры имеют d = 3…12 мм. Рабочую арм-ру сеток располагают с шагом 100 – 200 мм. На участках сетки, где расположена распределительная арм-ра, шаг устанавливают в пределах 250 – 300 мм, d = 3…8 мм, площадь поперечного сечения распредел. арм-ры назначается не менее 10% от площади рабочей арм-ры. Армирование плит производят сварными сетками, вязаные сетки применяют при сложной конфигурации изделий и большом количестве отверстий.

Балка – конструкция, у которой пролёт L значительно больше размеров её сечения B и h. Поперечное сечение ЖБ балок без преднапряжения обычно бывает прямоугольное, квадратное, тавровое, трапециевидное и двутавровое.

Высота балок изменяется в зависимости от нагрузки и назначения конструкции. Её принимают равной (1/8…1/15)L. В преднапряжённых конструкциях высоту уменьшают до (1/25)L. Высоту принимают кратной 50 мм, если она не более 600 мм, и 100 мм при большей высоте. Ширина балок назначается в пределах (0,3…0,5)h.

Армирование балок осуществляют продольной рабочей арм-рой, поперечной арм-рой и монтажными стержнями, соединяющими плоские каркасы в пространственные. Продольную рабочую арм-ру в балках укладывают в зонах максим. растяжения согласно эпюре моментов. Размещают арм-ру с зазором или вплотную друг к другу. Величина зазоров должна обеспечить укладку и максим. уплотнение бетона. Диаметр стержней рабочей арм-ры принимают 12 – 32 мм. Площадь сечения рабочей арм-ры должна быть не менее 0,05% от площади сечения бетона. При недостаточной прочности бетона сжатой зоны или при двузначной эпюре моментов рабочую арм-ру устанавливают в сжатой зоне. Монтажную арм-ру в каркасах принимают d = 10 – 12 мм.

Прямоугольные и тавровые сечения с шириной ребра < 150 мм армируют одним плоским каркасом. При ширине более 150 мм устанавливают 2 и более каркаса, объединяя их в пространственный стержнями d = 5 – 6 мм с шагом 1 – 1,5 м.

Поперечная арм-ра в каркасах балки воспринимает главные растягивающие напряжения наклонного сечения и выполняется в виде хомутов, если каркас вязаный, и в виде поперечной арм-ры, если сварной.

Рис. – Характерные сечения балок

 

а) б) в) г)

д)

Иногда в опорных сечениях балок устанавливают каркасы с отгибом под углом 45°. Количество поперечной арм-ры устанавливается по расчёту (и тогда она является рабочей арм-рой) или конструктивно.

Преднапряжённая арм-ра не входит в состав каркаса и размещается в соответствии с эпюрой моментов. В балках небольшой высоты такую арм-ру располагают в растянутой зоне прямолинейно по всей длине элемента. Иногда для погашения напряжений в верхней зоне преднапряжённых конструкций укладывают преднапряжённую арм-ру A^’_sp в количестве 15 – 25 % от нижней рабочей преднапряж. арм-ры.

Для преднапряж. конструкций характерны развитая сжатая полка, обеспечивающая условия прочности элемента под нагрузкой, опирание настила и устойчивость верхнего пояса.

Сечение растянутой зоны преднапряжённых балок выбирают из расчёта размещения преднапряж. арм-ры, создания необходимого защитного слоя и обеспечения прочности бетона при обжатии. Поэтому проектирование и армирование торцевых концов элементов имеет особое значение. В этих участках для восприятия местных напряжений от усилия обжатия устанавливают сварные сетки с арм-рой d ≥ 4 мм, охватывающие всю преднапряжённую арм-ру.

Хомуты устанавливают с шагом 50 – 100 мм.

При армировании изгибаемых элементов используют также совместное армирование сечения напряжённой и ненапрягаемой арм-рой – смешанное армирование.

Защитный слой бетона для рабочей арм-ры должен быть не менее d стержня и не менее: в плитах толщиной h < 100 мм – 10 мм, в плитах с h ≥ 100 мм и в балках с h ≤ 250 мм – 15 мм, в балках с h > 250 мм – 20 мм. Для распределительной арм-ры защитный слой должен быть не < 10 мм при h < 250 мм и не < 15 мм при h ≥ 250 мм.

13 Расчёт прочности элементов с тавровым и двутавровым профилем

Тавровое сечение состоит из полки и ребра. Обычно в практике встречается тавровое сечение с полкой в сжатой зоне. В сравнении с прямоугольным сечением тавровое сечение экономичнее, так как при одной и той же несущей способности элемента в нём расходуется меньше бетона вследствие сокращения размеров растянутой зоны. Сжимающие напряжения в полках тавровых балок уменьшаются от ребра к краям полки, поэтому пункт 3.16 СНиП 2.03.01-84^* ограничивает ширину свеса полки, вводимой в расчёт. Ширина b_f^' вводится в расчёт из условия, что ширина свесов полки в каждую сторону от ребра должна быть не более 1/6 пролёта элемента и не более при наличии поперечных рёбер или при h_f^'³0.1h - 1/2 расстояния в свету между продольными рёбрами. При решении задач сечений, имеющих полку с нейтральной линией проходящей в ней, рассматривается, в первую очередь значение момента, которое может воспринимать полка. Если внешний момент сжатия больше момента воспринимаемого полкой M>M_f, x<h_f^', то нейтральная линия будет проходить в ребре, а если момент меньше или равен моменту воспринимаемому полкой M<M_f, x<h_f^', то нейтральная линия проходит в полке. При решении задач рассматривается, как правило, работа тавровых сечений конструкции с нейтральной линией проходящей в полке. Этот случай расчёта считается случаем №1.

Если нейтральная линия проходит в полке, дополняем сечение до прямоугольного с координатами b_f^' и h_o и решаем задачи аналогично алгоритму задач 1-го типа изгибаемых элементов с одинарным или двойным армированием. M_f^'=b_f^'× h_f^'×R_b×(h_o-0.5 h_f^'). Если при расчёта условие a_m>a_R, то в сжатой зоне бетона необходимо установить сжатую зону арматуру и применить двойное армирование. Решение задачи сводится к определению h_o, b, h,Q, M_u, и определения A_s и A_s^'.

Если нейтральная линия проходит в ребре - это случай №2. Алгоритм решения задач тавровых сечений, если нейтральная линия проходит в ребре:

1) M>M_f;

2) Определяем момент воспринимаемый свесом: M_OV=R_b×(b_f^'-b)× h_f^'×(h_o-0.5 h_f^');

3) Определяем площадь арматуры, приходящейся на свесы:

 

 

4) Определяем момент, приходящийся на ребро: M_b1=M- M_OV;

5) Определяем значение:

 

 

6) Если a_m<a_R определяем площадь арматуры, приходящейся на ребро:

Если условие не выполняется, то на один модуль увеличиваем высоту или ширину сечения на одну ступень, увеличиваем класс бетона или устанавливаем арматуру в сжатой зоне. 7) A_s=A_s1+As_OV

Для того чтобы проверить несущую способность таврового сечения по случаю №2:

1) находим общую площадь арматуры, приходящейся на свесы:

2) Определяем площадь арматуры, приходящейся на ребро: _As1=A_s+As_OV.

3) Определяем коэффициент армирования ребра: m=А_s1/(b×h_o);

4)

 

 

5) Определяем расчётный изгибающий момент, воспринимаемый ребром: M_b1=a_m×R_b×b×h_o²;

6) Определяем момент свеса: M_OV=R_b×(b_f^'-b)× h_f^'×(h_o-0.5 h_f^');

7) Определяем момент, воспринимаемый тавровым сечениям: M_u=M_b1+M_OV, M_u³M.