Загальні відомості про проектування кроквяних балок покриття

Залізобетонні кроквяні балки застосовують для покриттів будівель прольотами 6−24 м.

Кроквяні балки проектують з полігональною чи криволінійною поверхнею верхньої полки для крівель з ухилами, а також постійної висоти для плоских і односкатних покрівель.

Висоту балки посередині приймають рівною 1/10–1/15 прольоту. Ухил верхніх полиць і двоскатних балок приймають рівним 1/10–1/15, а для покрівель з малим ухилом − 1/30–1/40. Висота балок на опорі приймається рівною: для двосхилих − 0.6-0.9 м, для балок з малим ухилом − 1.2м, з паралельними поясами − 1.5–1.8 м.

Типи і розміри поперечних перерізів балок приймають, враховуючи техніко-економічні можливості (оптимальний процент армування, розхід матеріалів, технологічність і т. ін.).

Переріз балок, як правило, роблять тавровим або двотавровим.

Ширину верхньої стиснутої полиці балок приймають, враховуючи опирання на неї великорозмірних плит покриття, а також стійкість при транспортуванні і монтажі, рівною 200-400 мм.

Ширину нижнього поясу балки призначають з врахуванням умов опирання на колони і способу виготовлення (в вертикальному чи горизонтальному положенні), як правило, =200-300 мм ( (0.7−1.0) ).

Товщину вертикальної стінки в прольоті балки приймають не менше 80 мм при бетонуванні балки в вертикальному положенні, і не менше 60 мм − горизонтальному положенні.

Біля опор товщину стінку, як правило збільшують, перевіряючи її розрахунком на дію поперечної сили.

Висоту верхньої полиці призначають з умови, щоб вона була не менше величини :

‚

де =10–12 см − мінімальна висота полиці з умови забезпечення міцності звисів при поперечному згині.

Висота нижньої полиці приймається з умови розміщення в ній поздовжньої робочої арматури.

Балки виготовлюються із бетону класів В25…В40 при ухилі верхнього поясу до 1:12 та з бетону класів В45…В60 при ухилі до 1:5.

Залізобетонні кроквяні балки поділяють на балки зі звичайною арматурою (прольоти 6м і 9 м) і попередньо напруженою арматурою (прольоти 12м, 18, 24м).

Для напруженої арматури використовують канати класу К-7, дротяну арматуру класу Вр-ІІ, окремі стержні класу А-ІV (А600С), Ат-ІV (А600) і вище.

Збірні кроквяні балки розраховують як вільно оперті балки на двох опорах.

Розрахунковий проліт рівний відстані між точками прикладання опорних реакцій і залежить від способу вирішення з'єднання балки з колоною чи підкроквяною конструкцією. В випадку типового опирання балки на колону розрахунковий проліт рівний:

,

де − номінальний проліт, м;

0.025 − віддаль від торця балки до розбивної осі, м;

0.125 − половина довжини ділянки опирання балки на колону, м.

Навантаження від ваги покриття і снігу передається на кроквяні балки через прогони чи ребра великорозмірних ребристих плит у вигляді зосереджених сил.

При наявності в прольоті балки п’яти і більше зосереджених сил навантаження приймають суцільним, рівномірно розподіленим по прольоту.

Навантаження, що передаються від світло-аераційного ліхтаря, підвісного транспорту, підвісних вантажів та і ін. розглядають в розрахунку, як зосереджене навантаження. В місцях перепаду висот будівлі додаткові навантаження від снігових мішків, що передаються через ребра плит, необхідно також розглядати, як зосереджене навантаження.

Розрахунок за міцністю нормального перерізу та тріщиностійкістю кроквяних балок змінної висоти з ламаною верхньою чи нижньою полицями на дію згинального моменту виконують для найбільш небезпечного перерізу, який знаходиться при рівномірно розподіленому навантаженні в залежності від ухилу верхньої полиці на відстані (0.37−0.40) від опори.

Кроквяні балки розраховують за деформаціями, а також на утворення, розкриття і закриття тріщин.

Крім того, виконують перевірку міцності нормального перерізу, деформацій і тріщиностійкості кроквяної балки на зусилля, що виникають при виготовленні, транспортування і монтажі.

 

Приклад розрахунку попередньо-напруженої кроквяної балки покриття з малим ухилом пролітом 18м

Дані для проектування

Бетон важкий класу В45 (R_b=25 МПа, R_bn=R_b.ser=32 МПа, R_bt=1.45 МПа = 14,5 кгс/см², R_btn=R_bt..ser=2.2 МПа = 22 кгс/см², E_b=34000 МПа = 340×10³ кгс/см² з врахуванням теплової обробки при атмосферному тиску).

Робоча поздовжня напружувана арматура − канати К-7 Æ 15 мм (R_sp=1080 МПа, R_sn=R_s.ser=1290 МПа, E_s=180000 МПа = 1,8×10 кгс/см²).

Ненапружена арматура зі сталі класу А-ІІІ (R_s=365 МПа, R_sw=290 МПа, E_s=200000 МПа = 2×10 кгс/см²).

Кроквяна балка покриття експлуатується в закритому приміщенні, армована напруженою канатною арматурою класу К-7, при діаметрі дроту 5 мм відноситься до 3-ї категорії тріщиностійкості (табл.2* [7])

Обтиск бетону проводять при його передатній міцності на стиск згідно п.2.6* [7] не нижче:

- R_bp≥15,5 МПа − при армуванні арматурними канатами класу К-7;

- 50% від прийнятого класу бетону по міцності на стиск, тобто R_bp=0,5·45=22,5 МПа.

Остаточно приймаємо R_bp=22,5 МПа.

В розрахунках враховуємо відсутність умов, сприятливих для наростання міцності бетону в процесі експлуатації (експлуатація під водою, вологість більше 75% і ін.). Тому при розрахунку по першій групі граничних станів з врахуванням тривалості дії навантаження до розрахункових опорів бетону вводимо коефіцієнт умов роботи бетону γ_b2=0,9 (табл.15 [7]).

Крок балок покриття складає 6 м. Конструкція кроквяної балки подана на рис.1.