Взаимный поворот относительно точки о двух частей изгибаемого элемента, разделенных наклонной трещиной, который вызывается действием изгибающего момента м

Ему сопротивляется продольная S, поперечная S_w и отогнутая S_inc арматура. Точка поворота О находится в точке приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне.

Расчет по наклонному сечению на действие момента производят на основе уравнения равновесия моментов от внешних и внутренних сил, действующих в наклонном сечении с длиной проекции С на продольную ось элемента. Моменты от внутренних сил включают момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение продольной растянутой арматурой, и момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение поперечной арматурой. При этом моменты, воспринимаемые продольной и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям продольной и поперечной арматуры растяжению с учетом длины проекции С наклонного сечения.

 

 

38. Конструирование изгибаемых железобетонных элементов (на примере ребристой плиты).

Наиболее распространенные изгибаемые элементы железобетонных конструкций—плиты и балки. Плитами называют плоские элементы, толщина которых h\ значительно меньше длины 1\ и ширины Ь\. Плиты в монолитных конструкциях делают толщиной 50—100 мм, в сборных — возможно тоньше.

Однопролетная плита, опертая по двум противоположным сторонам, показана на III.2, а, монолитная многопролетная плита, опертая на ряд параллельных опор, на III.2, б. Такие плиты деформируются подобно балочным конструкциям при различного рода нагрузках, если значение их не изменяется в направлении, пер-, пендикуляриом пролету.

Армируют плиты сварными сетками. Сетки укладывают в плитах так, чтобы стержни их рабочей арматуры располагались вдоль пролета и воспринимали растягивающие усилия, возникающие в конструкции при изгибе под нагрузкой, в соответствии с эпюрами изгибающих моментов (см. III.2). Поэтому в пролетах плит сетки размещают понизу, а в многопролетных плитах — также и поверху над промежуточными опорами.

Стержни рабочей арматуры принимают диаметром 3—10 мм, располагают их на расстоянии (с шагом) 100—200 мм один от другого.

Защитный слой бетона для рабочей арматуры принимают не менее 10 мм, в особо толстых плитах (толще 100 мм) не менее 15 мм.

Поперечные стержни сеток (распределительную арматуру) устанавливают для обеспечения проектного положения рабочих стержней, уменьшения усадочных и температурных деформаций конструкций, распределения местного воздействия сосредоточенных нагрузок на большую площадь. Поперечные стержни принимают меньшего диаметра общим сечением не менее 10 °/о сечения рабочей арматуры, поставленной в месте наибольшего изгибающего момента; размещают их с шагом 250—300 мм, но не реже чем через 350 мм.

Армирование плит отдельными стержнями с вязкой их в сетки вручную с помощью вязальной проволоки применяют в отдельных случаях (плиты сложной конфигурации в плане или с большим числом отверстий и т. д.), когда стандартные сварные сетки не могут быть использованы.

Продольную рабочую арматуру в балках (как и в плитах) укладывают согласно эпюрам изгибающих моментов в растянутых зонах, где она должна воспринимать продольные растягивающие усилия, возникающие при изгибе конструкции под действием нагрузок.,

Для экономии стали часть продольных арматурных стержней может не доводиться до опор и обрываться в пролете там, где они по расчету на восприятие изгибающего момента не требуются.

Площадь сечения продольной рабочей арматуры Л$ в изгибаемых элементах должна определяться расчетом, но составлять не менее ц=0,05 % площади сечения элемента с размерами Ь и h0.

Для продольного армирования балок обычно применяют стержни периодического профиля (реже гладкие) диаметром 12—32 мм.

В балках шириной 150 мм и более предусматривают не менее двух продольных (доводимых до опоры) стержней, при ширине менее 150 мм допускается установка одного стержня (одного каркаса).

В железобетонных балках одновременно с изгибаюдоши моментами действуют поперечные силы. Этим вызывается необходимость устройства поперечной арматуры. Количество ее определяют расчетом и по конструктивным требованиям.

Продольную и поперечную арматуру объединяют в сварные каркасы (см. § 1.2), а при отсутствии сварочных машин — в вязаные. Вязаные каркасы весьма трудоемки, их применяют лишь в случаях, когда по местным условиям изготовление сварных каркасов невозможно.

Плоские сварные каркасы объединяют в пространственные с помощью горизонтальных поперечных стержней, устанавливаемых через 1—1,5 м.

Поперечные стержни (хомуты) в балках и ребрах высотой более 150 мм ставят, даже если они не требуются по расчету; при высоте менее 150 мм поперечную арматуру можно не применять.

Для объединения всех арматурных элементов в единый каркас, устойчивый при бетонировании, и для анке-ровки концов поперечной арматуры у верхних граней балок ставят монтажные продольные стержни диаметром 10—12 мм. В сборных балках монтажные стержни могут быть использованы как расчетные в условиях транспортирования и монтажа.

Вместо поперечных стержней или в дополнение к ним в балках можно применять наклонные стержни. Они работают эффективнее поперечных стержней, поскольку больше соответствуют направлению главных растягивающих напряжений балки. Однако поперечные стержни при изготовлении балок удобнее и потому предпочтительнее.

Наклонные стержни обычно размещают под углом 45° к продольным. В высоких балках (более 800 мм) угол наклона может быть увеличен до 60°; в низких балках, а также при сосредоточенных грузах угол наклона уменьшают до 30 °.

При армировании балок вязаными каркасами для экономии стали и улучшения конструкции каркаса целесообразно устройство отгибов части продольных рабочих стержней (см. 111.5,6). Закругления отгибов выполняют по дуге с радиусом не менее \0d. Отгибы оканчиваются прямыми участками длиной не менее 0,8/ап (см. § 1.3, п. 4) и не менее 20d в растянутой или \0d в сжатой зоне. Прямые участки отгибов из гладких стержней оканчиваются крюками.

В предварительно напряженных изгибаемых элементах арматуру располагают в соответствии с эпюрами изгибающих моментов и поперечных сил-, возникающих от нагрузки. Армирование криволинейной напрягаемой арматурой (III.6, а) более всего отвечает очертаниям траекторий главных растягивающих напряжений и потому наиболее рационально, но оно сложнее, чем армирование прямолинейной арматурой (III.6, б). В последнем случае кроме арматуры Л5р, воспринимающей усилия растянутой зоны под нагрузкой, часто ставят также арматуру Asp у противоположной грани балки в ко- "щ личестве (0,15—0,25) Asp, Это полезно в элементах боль-'] ~ шой высоты, где усилие обжатия располагается вне яд- \ ра сечения и вызывает на противоположной стороне рас-; тяжеиие, которое может привести к образованию трещин \ в этой зоне (в процессе изготовления элементов). В элементах небольшой высоты напрягаемую арматуру у йерх-ней грави можно не ставить, раскрытие верхних трещян может быть погашено монтажной ненапрягаемой арматурой.

Наиболее рациональная форма поперечного сечения изгибаемых предварительно напряженных элементов — двутавровая (см. ШДе), а при толстой стенке — тавровая (см. 111.3,6). Сжатая полка сечения развивается по условию восприятия сжимающей равнодействующей внутренней пары сил изгибающего момента, возникающего в элементе под нагрузкой, а уширение растянутой ЗОНУ —по условию размещения в нем арматуры, а также по условию обеспечения прочности этой частн сечения при обжатш элемента (для предварительно напряженных элементов),

Напрягаемую арматуру компонуют в растянутых зонах поперечных сечений по рис, II 1.7, При этом защитный слой бетона и расстояние между стержнями, канатами, натягиваемыми на упоры» принимают согласно рис, ША Если арматуру натягивают на бетон, то расстояние от поверхности элемента до поверхности канала принимают не менее 40 мм и не менее ширины канала; это расстояние до боковых граней элемента должно быть, кроме того, не менее половины высоты канала. Напря* гаемая арматура, располагаемая в пазах или снаружи граней элемента, должна иметь толщину защитного слоя от наружной поверхности дополнительно наносимого бетона не менее 20 иш. Расстояние в свету между каналами для арматуры, натягиваемой на бетон, должно быть не менее дна метр а канала к не менее 50 мм.

Угол наклона криволинейной арматуры, натягиваемой на бетон, принимается не более 30 °> а радиус за* кругления (во избежание больших потерь предварительного напряжения):

при диаметре проволок 5 мм (и менее) и прядей диаметром 4—5 — 9 мм не менее 4 мм то же, 6—8 мм (и менее) и прядей диаметром 12—15 мм

В предварительно напряженных балках особое значение имеет конструирование приопорных участков. Здесь происходит передача значительных усилий обжатия с арматуры на бетон через торцовые анкеры (при натяжении^ на бетон) или при арматуре без анкеров на концевых участках арматуры в зоне ее анкеровки. Здесь же при внеосевом воздействии напрягаемой арматуры на элемент возникают местные перенапряжения в торцовой части элемента, из-за чего могут образоваться трещины, раскрывающиеся по торцу и поверху на конце элемента. Поэтому надо усиливать концевые участки предварительно напряженных элементов.

Местное усиление участков предварительно напряженных элементов под анкерами, а также в местах опи-рания натяжных устройств рекомендуется производить напрягаемой арматурой с помощью закладных деталей или дополнительной поперечной арматуры, а также увеличением сечения элемента на этих участках. Толщину защитного слоя у концов предварительно напряженных элементов на длине зоны передачи усилий с арматуры на бетон нужно увеличить, принимая ее при стержневой арматуре класса A-IV (Ат-IVC) И ниже, а также при арматурных канатах не менее 2а\ а при стержневой арматуре класса A-V (Ат-V) И выше не менее 3d (d — диаметр арматуры или каната); при этом толщина защитного слоя должна быть не менее 40 мм для стержневой арматуры (всех классов) и не меиее 20 мм для арматурных канатов. Для концевых частей элементов толщину защитного слоя допускается сохранять такой же, как и на остальной длине, при наличии стальной опорной детали, надежно заанкеренной в бетоне предварительно напряженного элемента, и дополнительной поперечной или косвенной арматуры, охватывающей все продольные напрягаемые стержни.

Если напрягаемая арматура располагается у торцов элементов сосредоточенно у верхней и нижней граней, то необходимо у торца элемента предусматривать дополнительно напрягаемую или ненапрягаемую поперечную арматуру. Поперечную арматуру нужно напрягать до натяжения продольной арматуры, усилие натяжений в ней должно составлять не менее 15 % усилия натяжения продольной арматуры растянутой зоны у опорного сечения. Поперечные ненапрягаемые стержни должны быть надежно заанкерены по концам посредством приварки к закладным деталям. Ненапрягаемую поперечную арматуру нужно принимать такого сечения, которое способно воспринимать усилие, равное не менее 20 % усилия в продольной напрягаемой арматуре (нижней зоны опорного сечения), определяемого расчетом по прочности.

По концам предварительно напряженных элементов при арматуре без анкеров, а также при наличии анкерных устройств производят местное усиление бетона с помощью дополнительных сеток или хомутов, охватывающих все продольные стержни (III.8). Длину участка усиления принимают равной двум длинам анкерных устройств, а при отсутствии анкеров — не менее 0,6/р (см, § 1.3) и не менее 20 см.

В предварительно напряженных элементах на их концевых участках при арматуре без анкеров по нормам не допускается образования трещин при совместном действии всех нагрузок (кроме особых).

На крайних свободных (незащемлеиных) опорах изгибаемых элементов (балок, плит) без предварительного напряжения для обеспечения анкеровки продольных стержней арматуры (доводимых до опоры) эти стержни необходимо заводить за внутреннюю грань опоры не менее чем на 5d, если в приопорном участке элемента не предполагается образования трещин по расчету, согласно формуле (III.62), а при возможности образования трещин, когда условие (III.62) не соблюдается, не менее чем на lOrf.

Длину зоны анкеровки 1ап на крайней свободной опоре определяют по формуле (1.20) и строке второй табл. 1.2. Если /Qn<10d, размер заделки может быть принят /an, однако не менее Ьй. В этом случае, а также при приварке концов стержней к надежно заанкеренным стальным закладным деталям расчетное сопротивление продольной арматуры на опорном участке не снижается.

Напряжение сжатия бетона на опоре (частное от деления опорной реакции на площадь опирания элемента) допускается не более 0,5/?ft.

В качестве несущей арматуры в изгибаемых элементах при определенных условиях используют прокатные профили (жесткая арматура) и сварные пространственные арматурные каркасы.

Элементы с жесткой арматурой могут быть двух типов: с расположением профиля по всей высоте балки (III.9, а) или полностью в растянутой зоне (II 1.9, б). В балках обоих типов ставят дополнительную арматуру в виде сварных сеток или хомутов и продольных монтажных стержней диаметром 8—10 мм. Эта арматура уменьшает раскрытие трещин в бетоне и улучшает его сцепление с жесткой арматурой. В балках первого типа поперечную арматуру ставят без расчета диаметром 6—8 мм. В балках второго типа поперечную арматуру определяют расчетом; при этом, кроме хомутов и сеток, возможна постановка отгибов, приваренных к верхней полке профиля. Защитный слой бетона для жесткой арматуры должен быть не менее 50 мм.

Несущие сварные каркасы изготовляют в виде пространственных ферм из стержней круглого и периодического профиля, а также мелкого фасонного проката (III.9, в). Эти каркасы конструируют как сварные стальные фермы, рассчитывая нх на нагрузки, возможные в период строительства, до отвердения бетона. При полных нагрузках несущие каркасы становятся арматурой железобетонной конструкции; пояса ферм работают как продольная арматура, нисходящие раскосы — как отгибы, а стойки — как поперечные стержни.

Наиболее распространенными изгибаемыми элементами являются плиты и балки.

Плиты – это плоские элементы, толщина которых значительно меньше длины и ширины.

Толщину защитного слоя бетона принимают из условия защиты арматуры от каррозии, воздействия огня и обеспечения ее совместной работы с бетоном, назанчается по СНБ с учетом класса по условия эксплуатации.

Минимальная площадь сечения арматуры (в % от площади сечения бетона равной произведению ширины b сечения элемента на уровне центра тяжести арматуры на рабочую высоту сечения d) принимается по СНБ в зависимости от условия работы арматуры, но не менее 0,1%.

Продольная раматура устанавливается по расчету.

Армирование плит производится сварными сетками, которые укладывают так чтобы стержни рабочей арматуры распологались вдоль пролета и воспринимали растягивающие усилия, возникающие при изгибе под нагрузкой, в соотв с эпюрой изгиб моментов, поэтому сетки в пролетах плитах размещаются в нижней части, а в многопролетных и в верхней части над промежуточными опорами (может быть непрерывное и раздельное.

Распределительную арматуру устанавливают для обеспечения проектного положения рабочих стержней, а так же для снижения усадочных деформаций. Поперечные стержни-меньшего диаметра.

Армирование вязаными сетками – в отдельных случаях, при сложной конфигурации в плане, или большим числом отверстий, когда стандартные сетки не могут быть использованы.

1.Сбор нагрузок

2. Определение усилий в элементах плиты

3 Расчет элементов плиты по прочности (Расчет полки плиты, поперечного и продольного ребра), подбор арматуры

4 Расчет продольных ребер плиты по образованию и раскрытию трещин,нормальных к продольной оси элемента

5 расчет прогиба плиты

6 расчет неразрезного жб ригеля

Армирование балочных плит сварными сетками (а), отдельными стержневыми (б) и рулонными сетками (в): d — рабочая арматура; d1 - распределительная.

Пролетную арматуру плит шириной до 3 м и длиной до 6 м рекомендуется применять в виде цельных плоских сварных сеток. При диаметре стержней более 10 мм можно армировать плиты сетками меньших размеров. Многопролетные плиты толщиной до 100 мм могут быть армированы сварными рулонными сетками. При этом вблизи промежуточных опор все нижние стержни переводятся в верхнюю зону.