какую часть железобетонной балки работающей на изгиб следует

Армирование конструкций, работающих на изгиб

В конструкции, работающей на изгиб, например в перемычке (балке), возникают изгибающие моменты и поперечные силы. Названная в примере перемычка над дверью может рассматриваться как балка на двух опорах с равномерно распределенной нагрузкой.

Это упрощенное представление называют статической системой (рис. 4). У этой перемычки изгибающие моменты в центре балки — наибольшие и уменьшаются к опорам. Балка прогибается. При этом она в верхней части сжимается. Возникает сжатие, называемое также сжатием при изгибе. Эта область потому и называется сжатой зоной. В нижней области балка растягивается. В этой области говорят о растяжении или о растяжении при изгибе. Эту область поэтому называют растянутой зоной (см. рис. 3).

Рис. 4. Изгиб вследствие равномерно распределенной нагрузки

Поперечные силы проходят поперек (под прямым углом) к оси балки. При равномерно нагруженной балке на двух опорах они имеют самую большую величину и уменьшаются к центру балки до нуля. Поперечные силы создают в балке в продольном направлении продольные напряжения сдвига, а в поперечном направлении — поперечные сдвиговые напряжения. Оба этих типа напряжений создают вместе напряжения сдвига. Они проходят наклонно к оси балки и называются сдвигом. Сдвиг вызывает растягивающие напряжения, действующие под наклоном (рис. 5). Сдвиговые усилия воспринимаются вертикальными хомутами и отогнутыми стержнями (отгибами). Кроме того, вертикальные хомуты у опор ставятся чаще (рис. 6).

Рис. 5. Сдвиг вследствие изгиба

Рис. 6. Обеспечение работы на сдвиг в местах вблизи опор

Для того чтобы обеспечить несущую способность балки, необходимо там, где имеют место растяжение и сдвиг, установить арматуру (рис. 7). Арматура, как правило, состоит из прямолинейных несущих стержней, хомутов и монтажных стержней. Прямые несущие стержни воспринимают растягивающие усилия. Отогнутые несущие стержни воспринимают дополнительно в районе отгибов сдвиговые усилия. Хомуты служат в основном для восприятия усилий сдвига и устанавливают взаимозависимость между сжатой и растянутой зоной. Монтажные стержни облегчают изготовление и установку арматуры.

Рис. 7. Работающая на изгиб балка на двух опорах

В строительных сооружениях кроме балок на двух опорах имеются и другие конструкции, которые подвергаются изгибу, например опертые на несколько опор балки и балки с консолями (рис. 8). Для того чтобы можно было определить положение и форму арматуры, необходимо определить поперечные силы и изгибающие моменты и представить их графически (см. рис. 8). Изгибающие моменты, которые лежат под осью балки, образуют растяжение в нижней ее части; моменты, которые показаны над осью балки, образуют растяжение в ее верхней части. Моменты, которые показаны в нижней части балки, называю пролетными моментами, а те, что лежат в верхней части балки, — опорными моментами. Возникающие в области изгибающих моментов растягивающие усилия должны быть восприняты арматурой. Возникающие вблизи опор сдвиговые напряжения должны также восприниматься арматурой.

Рис. 8. Конструкции, работающие на изгиб

Конструкции, работающие на изгиб, это, например, балки, такие, как перемычки и ригели, плиты, такие, как лестничные марши и плиты перекрытий, балочные плиты, как, например, ребристые плиты.

Бетонные покрытия

Арматурные стержни для обеспечения связи с бетоном и защиты от коррозии и воздействия пожара должны иметь достаточный защитный слой бетона. Кроме того, железобетонные конструкции должны быть устойчивы против химических и физических воздействий. Эти влияния классифицированы в условиях окружающей среды. При этом следует различать воздействия, приводящие к коррозии арматуры, и влияния, воздействующие на бетон.

Для обеспечения долговечности в зависимости от класса экспозиции назначается класс бетона по прочности и минимальная толщина защитного слоя бетона (табл. 1). В качестве толщины защитного слоя бетона принимается расстояние внешних стержней арматуры, например хомутов, от опалубки. Этот слой также называется чистым слоем бетона. Различают минимальную величину с_мин и номинальную величину с_номзащитного слоя. Номинальная величина складывается из минимальной величины и допуска — упреждающей (гарантирующей) величины (Δс), которая для класса экспозиции ХС1 составляет 1,0 см, а для классов экспозиции ХС2, ХСЗ, ХС4, XD и XS — 1,5 см. С помощью допуска учитываются возможные отклонения при проектировании и возведении. Номинальная величина защитного слоя бетона приводится на арматурных чертежах.

Таблица 1. Размеры защитного слоя бетона в см и минимальный класс бетона по прочности в зависимости от класса экспозиции (выдержки)

Класс экспозиции/ описание окружающей среды 1)

Примеры присвоения классов экспозиции

Защитный слой бетона 3), 4), 5),6)

Минимальный класс бетона по прочности 7)

Коррозия арматуры вследствие карбонатизации

ХС1Сухо или постоянно мокроВнутренние помещения с нормальной влажностью воздуха; строительные конструкции, находящиеся постоянно под водой1,01,02,0ХС3Средняя влажность воздухаОткрытые залы, гаражи, внутренние помещения с высокой влажностьюС20/25ХС4Попеременно мокро и сухоНаружные конструкции, подвергающиеся воздействию дождя, строительные конструкции в зоне изменения уровня воды2,54,0С25/30

Коррозия арматуры, вызванная хлоридами, за исключением морской воды

XD1Средняя влажностьКонструкции в области распыленного тумана от проезжей части дорог, отдельные гаражиС30/37XD2Мокро, редко сухоПлавательные бассейны и сопевые ванны, конструкции, подверженные воздействию хлоридосодержащих промышленных стоковXD3Попеременно мокро и сухоКонструкции в области действия водяных брызг от дорог, обработанных антиобледенителем, используемые для парковки крыши автостоянок 2)

Коррозия арматуры, вызванная хлоридами из морской воды

XS1Соленый воздух, нет контакта с морской водойНаружные конструкции вблизи побережьяС30/37XS2Под водойКонструкции в портовых водоемах, постоянно находящиеся под водой

Коррозия арматуры при воздействии истирающих нагрузок (без мероприятий по технике бетонирования)

ХМ1Средний износСтроительные конструкции проезжей части со средней интенсивностью движения

Повышение с_мин на 0,5 см

ХМ2Сильный износКонструкции, по которым ездят тяжелые вилочные погрузчики, конструкции под прямым воздействием в промышленных установках, силоса

Повышение с_мин на 1.0 см

ХМ3Очень сильный износКонструкции, по которым часто ездят гусеничные транспортные средства

Повышение с_мин на 1,5 см

1) Для защитного слоя бетона и минимального класса бетона по прочности определяющим является класс экспозиции с наивысшими требованиями

2) Дополнительная защита поверхности для парковочных перекрытий, по которым непосредственно ездят автомобили, является необходимой, например покрытие изолирующим слоем.

3) с_мин может быть уменьшено на 0,5 см, если класс бетона по прочности на 2 класса выше, чем минимальный класс бетона по прочности; для конструкций класса экспозиции ХС1 это уменьшение недопустимо.

5) При передающем усилия соединении монолитного бетона и сборной конструкции для минимального значения с_мин у шва примыкающих поверхностей действует правило: в монолитном бетоне с_мин = 1,0 см; в сборной конструкции с_мин= 0,5 см. Следует учитывать условия обеспечения связи согласно прим. 4) при использовании арматуры в строительных условиях.

7) Если по классам экспозиции для воздействия на бетон не получаются большие значения.

Слои из естественного или искусственного камня, дерева или бетона пористостью насыпи не могут причисляться к защитному слою бетона. Увеличение защитного слоя может быть необходимым по причине повышенных требований пожарозащиты, при бетонных поверхностях из железненного (замываемого) бетона или при поверхностях, которые будут обрабатываться пескоструйным способом или предназначены для резьбы по камню.

Защитный слой в конструкции образуется с помощью дистанционных прокладок, кроме того, предусматриваются меры по предотвращению сдвига арматуры при укладке и уплотнении бетона. Точечные прокладки применяются для нижней арматуры, например для плит, балок и фундаментов, а также между стержнями и боковой опалубкой, например в балках, колоннах и стенах. В качестве дистанционных прокладок для верхней арматуры плит подходят поддерживающие короба линейной формы из стальных арматурных сеток в зависимости от вида укладки с или без защищенных от коррозии выступающих опорных частей. В случае толстых плит, например плит подошвы, устраивают особые формы, как, например, козлы из круглой стали.

Дистанционные прокладки являются вспомогательными монтажными элементами и состоят из синтетического материала, волокнистого бетона или из простого бетона. Они должны просто и надежно устанавливаться, быть устойчивыми против разрушения и не деформироваться под нагрузкой. Дистанционные прокладки не должны вызывать повреждений на «одежде» опалубки.

Дистанционные прокладки из пластмассы являются самыми распространенными, так как они сточки зрения удобства в работе и затрат времени на их установку являются более предпочтительными (рис. 9). Арматура удерживается в предназначенной для этого выемке. Площадь соприкосновения с опалубкой мала. Пластмассовые дистанционные прокладки имеют такую форму, что обеспечивается их зубчатое сцепление с бетоном.

Рис. 9. Дистанционные прокладки

При морозе они могут становиться хрупкими и ломкими или изменять форму при высоких температурах. Зимой это отрицательно сказывается на качестве конструкций, особенно тогда, когда армированные конструкции, находясь еще в опалубке, должны защищаться от снега и льда с помощью тепловых пушек или других генераторов тепла.

Для стен, армированных арматурными сетками, имеются дистанционные прокладки, которые обеспечивают как расстояние сеток друг от друга, так и расстояние крайних сеток от опалубки. Такие дистанционные прокладки заменяют подъемные петли.

Дистанционные прокладки из волокнистого бетона и из бетона имеют хорошее сцепление с основным бетоном (см. рис. 9). Они особенно подходят для конструкций с лицевым бетоном.

Рис. 10. Поддерживающие элементы в плитах

При проведении строительных работ необходимо учитывать, что чем меньше высота конструкции, тем тщательнее надо устанавливать дистанционные прокладки. Например, отклонение в 1 см от запланированного положения арматуры уменьшает несущую способность сечения высотой 20 см примерно на 10%, а сечения высотой 100 см — только на 1%.

Указания по армированию

Для того чтобы соответствовать высоким требованиям в железобетонном строительстве, необходимо учитывать при проектировании и выполнении работ в натуре указания по армированию. Наряду с этим имеются указания, например, об арматурных стендах, об изгибе арматуры, о заанкеривании арматуры и о стыках арматуры.

Последнее изменение этой страницы: 2019-03-22; Просмотров: 509; Нарушение авторского права страницы

Источник

Определение несущей способности железобетонной балки

Некоторые методики расчета монолитных железобетонных конструкций на действующую нагрузку достаточно подробно описаны мною в соответствующих статьях. Между тем в строительстве, даже и частном, нередко возникает ситуация, когда уже есть некая ж/б конструкция, например перемычка, или другая какая балка. Все параметры такой балки известны и надо определить несущую способность такой балки, т.е. выполнить как бы обратный расчет.

Рассмотрим как это делается на следующих примерах:

Определение несущей способности ж/б балки без арматуры в сжатой зоне

железобетонная балка длиной 4.5 м, высотой h = 30 см, шириной b = 240 мм из бетона марки М300, что соответствует классу В22.5. Балка армирована арматурой класса А-III (A400), двумя стержнями диаметром 18 мм снизу. В качестве крупного заполнителя использовался гранитный щебень (в итоге имеем тяжелый бетон)

Требуется определить:

какую равномерно распределенную нагрузку выдержит такая балка при условии шарнирного закрепления на опорах.

Решение:

1. Определение пролета балки

2. Определение прочностных характеристик

R_b = (11.5 + 14.5)/2 = 13 МПа или 13/0.0981 = 132.5 кг/см 2

3. Определение относительной высоты h_o

4. Определение высоты сжатой зоны бетона

Согласно формуле 220.6.5 высота сжатой зоны у составляет

(6.5)

у = 3600·5.09/(106·24) = 7.2024 ≈ 7.2 см

Заодно определим, находится ли данное значение в пределах допустимого

у/ho ≤ ξ_R

7.2/27 = 0.267 5. Определение максимального значения момента

Так как согласно формуле 220.6.3

M 6. Определение равномерно распределенной нагрузки

q = 8M/l 2 = 8·4286/4.2 2 = 1943.46 кг/м

Т.е. имеющаяся балка при условии того, что при ее проектировании и изготовлении были соблюдены все конструктивные и технологические требования может выдерживать нагрузку до 1943 кг/м. Если на балку будут действовать одна или несколько сосредоточенных сил, то заключительная часть расчета будет несколько другой. Тем не менее часто сосредоточенную нагрузку или нагрузки можно привести к эквивалентной равномерно распределенной.

А если в сжатой зоне сечения также имеется арматура и ее влияние на прочность хочется учесть, то алгоритм расчета при этом не меняется, лишь немного усложняются формулы:

Определение несущей способности ж/б балки с арматурой в сжатой зоне

При наличии арматуры в сжатой зоне формула для определения высоты сжатой зоны примет следующий вид:

(282.5)

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Конечный результат это нагрузка на погонный метр или квадратный?

На погонный. А если шаг между балками 1 метр, то и на квадратный.

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье «Записаться на прием к доктору» (ссылка в шапке сайта).

Источник

Изгиб железобетонной балки

а – обычной; б – предварительно напряженной: 1-бетон; 2-сжатая зона;

3- защитный слой; 4-растянутая зона; 5-арматура

Основные мероприятия по повышению прочности морских гидротехнических сооружений из бетона и железобетона:

— вывод стыков элементов из зоны переменного уровня;

— обеспечение достаточной водостойкости и морозостойкости гидротехнического бетона, достигаемое правильным назначением марок бетона, выбором материалов для его приготовления, подбором состава высокоплотного и морозостойкого бетона;

— применение производства бетонных и железобетонных работ, обеспечивающей получение высокой плотности и однородности бетона в конструкциях;

— осуществление систематического контроля над качеством бетона и изготовлением бетонных и железобетонных конструкций;

— правильная эксплуатация морских гидротехнических сооружений;

— своевременное и качественное проведение ремонта.

Повышение стойкости в морской воде достигается путем:

— добавления в цемент бентонита;

— применения водопоглощающей опалубки;

— пропитки наружной поверхности бетона битумом, различными смолами и полимерными материалами.

Пропитку следует применять для бетонных и железобетонных элементов и конструкций сооружений, работающих в тяжелых условиях агрессивной химической среды:

— для причалов, перерабатывающих химические грузы;

— для причалов в районе стока промышленных и углекислых вод

В настоящее время получают широкое применение полимербетоны, бесцементные и безводные бетоны на синтетических полимерных связующих материалах. Большой интерес для гидротехнического строительства представляет эпоксидный полимербетон, обладающий высокими показателями прочности на растяжении, водонепроницаемостью и химической стойкостью. Эпоксидный полимербетон надежно соединяется с обычным бетоном.

Стальные и синтетические материалы. Сталь используют для портостроения в качестве арматурных стержней и проволоки для изготовления железобетонных изделий, скрепляющих деталей (анкерные тяги, болты, скобы), стальных свай, рельсов крановых и железнодорожных, двутавровых балок, швеллеров, уголков и т.д.

Стальные сваи изготавливают в виде труб диаметром от 300 до 1500 мм с закрытыми и открытыми концами и прокатного профиля в виде обычных и широкополочных двутавров. Стальные сваи применяются в тяжелых грунтовых условиях при наличии камней и скальных прослоек.

Листовая сталь применяется для изготовления опалубки для бетонных и железобетонных изделий Недостатки: большая масса, усложнение монтажа, подверженность коррозии.

Алюминий и его сплавы: высокая коррозийная стойкость, малый вес.

ПЛАН И ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПОРТА

Источник

Как правильно армировать монолитные балки: расчеты, схемы и рекомендации

Железобетонные изделия стандартных размеров, выпускаемые многочисленными крупными и малыми предприятиями, не всегда подходят для реализации проектов частной застройки, тем более, нетиповых. Армирование балки на строительной площадке – задача непростая, требующая выполнения специальных расчетов, соблюдения норм и правил. Рассмотрим подробно виды железобетонных балок, принципы их усиления, требования к арматуре.

Виды балок и цели их армирования

Балки – это элементы строительных конструкций, принимающие на себя внешние нагрузки, изготавливаемые из бетона и усиленные стальными стержнями. По месту, способу расположения и изготовления они разделяются на:

Балки могут иметь сечение различной формы: прямоугольное, трапециевидное, тавровая либо двутавровое, коробчатое. В строительстве используются в качестве элементов перекрытий и фундаментов. Согласно СП 52-101-2003, ширина сечения назначается, начиная с 150 мм, а высота – от 300 мм до 1200 мм с шагом 100 мм, а далее – кратно 300 мм.

Благодаря применению технологии армирования, улучшаются следующие характеристики железобетонных балок:

Расчет армирования

Армирование выполняется по заранее выполненным расчетам, позволяющим определить общую площадь стержней согласно заданным эксплуатационным условиям. Либо наоборот – вычислить несущую способность элемента по фактическим параметрам имеющейся арматуры.

Для вычисления оптимального способа армирования балки учитываются такие параметры:

Я, как человек который работает на монолитном строительстве уже более 10 лет, всегда рекомендую не производить расчеты самостоятельно. Лучше предоставить необходимые данные в проектное бюро, они высчитаю и предоставят вам готовый проект, а вы уже самостоятельно сможете выполнить по нему армирование балки.

Принципы и пример армирования

Армирование бетонных балок выполняется с применением:

При усилении стержни могут размещаться в различных участках конструкций, подверженным как сжатию и растяжению, так и скручиванию, изгибу (в консольных балках).

Армирование производится стержнями, которые располагают в поперечном либо продольном сечении. В зависимости от направленности нагрузок, нижние и верхние стержни могут работать на сжатие или растяжение.

Требования к арматуре

Армирование балок производится продольными и поперечными стержнями с их последующей вязкой либо свариванием. В первом случае используется вязальная проволока. Для армирования монолитных балок, плит перекрытий применяются прутки рифленого профиля, обладающие более чем 3-х кратным резервом сопротивления вырыванию относительно гладкой арматуры.

Работы должны производиться в соответствии с требованиями СП 52-101-2003:

К арматурным стержням предъявляются такие требования:

Существует мнение, что за 7-10 дней до установки арматуру следует увлажнить. В результате поверхность ее покроется ржавчиной, что обеспечит лучшее сцепление с бетоном. Такие прутки лучше связываются с бетонным раствором, но наличие ржавых отслоений не допустимо. Более подробнее в статье: “Можно ли применять ржавую арматуру?”.

Отгиб прутков

К местам стыковки и размещения отгибов прутков предъявляются отдельные требования, так как от расположения этих точек зависят характеристики прочности и устойчивости балки. Точки отгибания арматуры необходимо устанавливать, исходя из таких рекомендаций:

Расстояния между отогнутыми частями стержней, размещенных в различных плоскостях, определяются расчетом в соответствии со схемой армирования.

Специфика поперечного армирования

При поперечном армировании необходимо выполнять такие требования:

Изготовление хомутов для армирующего каркаса балки, где соединение элементов выполняют с помощью вязки арматуры, должны гнуться из прутов, диаметр которых минимум 6 мм – при высоте балки до 80 см; если высота более 80 см то толщина стержней минимум 8 мм. Для изготовления хомутов можно использовать как гладкую арматуру класса А1, так и рифлёную класса А500С.

Защитный слой

Толщина защитного слоя бетона для арматуры назначается для исключения просачивания влаги к стальному каркасу, ее воздействия на стержни, обеспечения правильную работу арматуры в массиве бетона. Помимо этого, величиной защитного слоя характеризуется также и огнестойкость железобетонного изделия.

Для балок, используемых в качестве элементов сборных конструкций, устанавливаемых в фундаментах, толщина защитного слоя для продольной арматуры принимается равной её диаметру, но не менее 30 мм.

Требуемая толщина обеспечивается за счет использования специальных фиксаторов для арматуры, фиксирующих армирующий каркас в неподвижном положении в процессе заливки бетона в опалубку.

Если сечении конструкции менее 250 мм, величину защитного слоя для поперечной арматуры допускается назначать 10 мм и более. При большей величине сечения защитный интервал должен составлять не менее 15 мм.

Возможные ошибки при армировании

При армировании бетона часто наблюдаются нарушения технологии, приводящие к снижению прочностных характеристик.

При производстве работ следует обратить внимание на такие моменты:

Армирование в железобетонной балке повышает её прочностные характеристики, и она способна переносить нагрузки на изгиб и растяжение. При выполнении работ в соответствии с рекомендациями, обеспечивается безопасная эксплуатация железобетонных конструкций на протяжении всего срока службы.

Источник