какую нагрузку выдерживает железобетонная балка
Расчёт железобетонной балки
Скачать, сохранить результат
Выберите способ сохранения
Информация
Расчёт прогиба и прочности железобетонной балки онлайн сложно выполнить самостоятельно без специальных знаний. Применение балок в строительстве и ремонте – повсеместное, поэтому задача носит универсальный характер. Требуется надёжное решение.
Наш онлайн-сервис поможет справиться с этим за секунды.
Особенности расчёта железобетонной балки
Результаты имеют уровень справочного типа, а не проектных изысканий.
Порядок расчёта
Данный расчёт железобетонной балки выполняется для наиболее часто применяемого поперечного сечения – прямоугольного. Актуальность этой формы подчёркивается практичностью: в домашних или «полевых» условиях такая балка оперативно изготавливается без сложных форм.
Параметр указывает на прочность конструкции – он напрямую зависит от марки применяемого бетона и соотношения количеств песка и цемента.
Чем выше число, тем прочнее будет бетон.
Наш онлайн-калькулятор железобетонной балки учитывает основные типы арматуры – периодического поперечного сечения и гладкого.
Прочностные характеристики арматуры описываются классом и маркой:
Эти сведения находятся в сертификате на арматуру.
Условия работы деформируемого стержня – ключевой фактор для расчёта: от этого зависит порядок и точность результата.
Действие нагрузки разнится для шарнирно закрепленных концов и жёстко заделанного. Наш онлайн-расчёт железобетонной балки рассчитан на эти варианты: выбирайте между шарнирным опиранием и заделкой одного конца.
Типовой случай нагружения – распределённая нагрузка (килограммов на погонный метр). Если точно определить значение не представляется возможным, есть стандартная величина для междуэтажного перекрытия: 200 кг/м.
Параметр отражает мощность балки – чем больше продольной арматуры заложено, тем более сильному изгибу будет противостоять изделие.
Выбор предлагается сделать с учётом имеющихся данных.
Если планируется выполнить изделие по особым требованиям, раздел поможет уточнить сжимаемый слой балки. Наш ресурс имеет такую возможность – железобетонная балка будет рассчитана под самые значительные нагрузки.
Определение несущей способности железобетонной балки
При возведении зданий и сооружений для устройства перекрытий и стеновой кладки над различными проемами часто, помимо применения железобетонных балок и перемычек заводского изготовления, возникает необходимость в устройстве индивидуальных монолитных железобетонных балок непосредственно на строительной площадке.
Что касается строительства с применением несъемной опалубки, то индивидуальные балки являются его неотъемлемой структурной частью. При наличии конструкторской проектной документации вопросов по их устройству не возникает.
Но на площадках индивидуальных застройщиков весьма распространена практика строительства по архитектурным проектам, так называемым эскизникам, и расчеты монолитных балок приходится выполнять по ходу строительства.
Разберем, как можно выполнить расчет железобетонной балки самостоятельно.
Определение типа опирания балки
В зависимости от типа опирания (см. Устройство буронабивных свай) выбирается метод расчета. Рассмотрим основные типы опор железобетонных балок на несущие конструкции.
Шарнирный тип опирания.
Таковым считается случай, когда в проектное положение устанавливают предварительно изготовленную железобетонную балку.
Причем конструкцией не предусмотрены никакие закладные детали для последующего жесткого соединения с конструктивными элементами здания. Как правило при таком типе опирания ширина плоскости опирания на несущие конструкции (стены, колонны) не превышает 20см.
Жестко защемленная балка.
Чтобы считать балку жестко защемленной на концах, условия должны быть следующими: балка бетонируется одновременно с прилегающими конструкциями в составе монолитной стены, в ее конструкции имеются закладные детали для последующего жесткого соединения с остальными конструктивными элементами.
При бетонировании создает монолитные узлы соединений конструкций.
Многопролетное опирание.
При необходимости перекрыть несколько последовательно расположенных пролетов опирание балки выполняется на несколько опорных конструкций (колонны, простенки между окон).
Такое опирание рассчитывается как многопролетное в случае, если опоры шарнирные). Если опоры жесткие, то расчет ведется по каждому отдельному пролету, как по самостоятельной балке.
Консольное опирание.
Речь о таком типе опирания ведется, когда один или оба конца балки не имеют опор, а так же при отступе опор от концов на некоторое расстояние (свес с опоры).
Например: часть плиты перекрытия выпущена за пределы стены в виде козырька. Такую плиту можно рассматривать балкой с консольной опорой.
Размеры балок
Заказывая или изготавливая своими руками балки из железобетона, следует уточнить заранее их размеры и форму. В этом помогут следующие стандартизированные согласно существующим гост требования:
Заводские балки перекрытия изготавливаются согласно гост 24893.1-81, 24893.2-81 и гост 20372-90, поэтому габариты этих изделий известны заранее. Для самостоятельного изготовления балочной конструкции понадобится проводить соответствующие расчеты, которые проще и точнее будет рассчитать, используя онлайн калькулятор или настольную компьютерную программу:
Калькулятор расчета ж/б конструкций
Ж/б изделия имеют не только разные размеры в зависимости от предназначения, но и разное сечение (например, круглая балка, прямоугольного сечения, балка с квадратным сечением, трапециевидные изделия, двутавровые, L- или Т-образными) и функциональность. По наполнению бетоном государственный стандарт предусматривает два подвида изделий: полнотелые и полые. Выбирая типоразмер и назначение балки, следует иметь ввиду, что для межэтажных перекрытий выполненная по гост балка должна выдерживать нагрузку по массе ≥ 205 кг/м2 с жесткостью по сжатию и изгибу ≥ 1/250, для чердачных перекрытий соответствующие значения 105 кг/м2 и 1/200.
Железобетонная балка прямоугольного сечения
Как сформировать балку своими руками
Перед изготовлением ж/б балки самостоятельно формируют деревянную опалубку, в которую будет заливаться бетон. Внутренние поверхности опалубки устилаются гидроизолирующими пленками.
Разновидности ж/б балок
На рисунке выше показаны разные формы и конструкции балок из железобетона:
Такие ж/б изделия применяются также для перекрытий проемов окон и дверей.
Двутавровая балка
Пример расчета ж/б перемычки
Расчетные размеры: С минимальной шириной перемычки 0,4 м можно принять ее высоту, как 0,2 м.
Таблица с данными для расчетов ж/б балок
При применении железобетонных конструкций в индивидуальном или промышленном строительстве можно более эффективно распределить нагрузку по массе, которую производят полы на несущие стены объекта.
Необходимые требования к железобетонным балкам
По конструктивным особенностям изделий ж/б балки делятся на:
Эти сборные ж/б конструкции выполняются в линейных размерах или в ломаных пропорциях, и предназначены для строительства сверхмощных перекрытий и пролетов с большими нагрузками. Примером могут послужить пролеты для подъемной спецтехники, конструкции для складских или производственных помещений.
Железобетонная балка в крановом цеху
Конструкции в зависимости от области использования балок из железобетона:
Маркировка и габариты балок из железобетона
Согласно ГОСТ, сборные конструкции из железобетона, предназначенные для возведения межэтажных, потолочных и других мощных перекрытий, маркируются и имеют свои размеры согласно классификации:
Буквенные кириллические символы могут дополняться цифровым кодом из различных групп цифр. Например:
Балочные конструкции из железобетона можно купить на заводе-изготовителе, или залить в отформованную опалубку своими руками, что (второй вариант) иногда просто необходим в силу особенностей конструкции или размеров изделия. Как форму опалубки, так и размеры, форму, характеристики и свойства балки предварительно рассчитывают, отображая результаты в проекте и спецификации. И, если для изготовления самой балки понадобится только арматура и сыпучие материалы, то для монтажа опалубки, возможно, придется использовать какие-либо криволинейные формы и лекала, так как из обычных досок или фанеры сложную опалубку собрать можно не всегда.
Маркировка балок
Армирование потолочных или межэтажных ж/б балок для дома проводится 4-мя арматурными стержнями диаметром до 18 мм, но армирование более мощных конструкций должно проводиться с увязкой нескольких поясов, и из более толстых прутьев. Сварные соединения не допускаются – только связывание мягкой проволокой, так как при прикладывании усилий на растяжение, изгиб или сжатие сварка может лопнуть, что приведет к уменьшению прочности балки и всей строительной конструкции. Чтобы весь армирующий каркас находился в бетоне, его устанавливают на специальные пластмассовые подставки, а по бокам опалубки отступают на 3-5 см.
Чтобы балка получилась прочной и монолитной, без трещин и деформаций, в течение всего времени затвердевания бетона ее поливают водой с последующим укрыванием полиэтиленом. Если не соблюдать это условие, то верхний слой бетона под воздействием ветра и солнца высохнет быстрее, что приведет к неравномерности всего бетонного материала и его растрескиванию.
Вместе с типами, существуют четыре схемы нагрузок:
Наш онлайн калькулятор позволяет сделать расчет, комбинируя все виды балок, типы и схемы нагрузок, при этом абсолютно исключив вероятность допущения ошибки в процессе расчета. Обычно рассчитывают деревянные балки, а также металлические. В процессе вычисления показателя определяется сумма сил, воздействующих на балку, которые направлены перпендикулярно конструкции. Расчет деревянной балки на прогиб осуществляется с учетом материала, т.е. учитывают вид древесины, её гибкость и многие другие параметры, также важно учесть форму сечения балки и нагрузка какого вида оказывается на балку. Сравнивая с расчетом балки из древесины, расчет металлической балки на прогиб существенно отличается, поскольку важное внимание уделяют виду соединения: электросварка, заклепки, болты и другие виды соединений.
Все перечисленные выше нюансы позволяют понять, что расчет балки на прогиб — крайне ответственный этап в процессе стройки какого-либо объекта. От него зависит надежность, долговечность и целостность всей конструкции. Наш калькулятор позволит Вам быстро и безошибочно провести предельно точный расчет.
Определение несущей способности
Несущую способность закладывают еще на стадии проектирования с учетом предполагаемых функций объекта, назначения каркаса. Но со временем показатель может меняться из-за воздействия внешних и внутренних негативных факторов.
На несущую способность влияет ряд условий: наличие жесткого армирующего звена, характер взаимодействия материалов, разгружающее действие отдельных элементов, состояние раствора или иного контактного слоя.
Определение несущей способности – комплекс исследовательских, аналитических и измерительных мероприятий. Изыскания начинаются с изучения проектно-технической документации. На подготовительном этапе специалисту предстоит ознакомиться с материалами несущего каркаса здания, характером сопряжения конструкций, способом опирания, внешними и внутренними нагрузками, агрессивными факторами среды, которые могут негативно воздействовать на техническое состояние сооружений.
После изучения теоретической части специалисты приступают к визуальному осмотру и проведению необходимых измерений:
На завершающем этапе все результаты измерений и визуального осмотра анализируются, вносятся в компьютерную программу для проведения расчетов.
Железобетонные перекрытия по металлическим балкам
В некоторых случаях в качестве балок перекрытия, на которые укладываются бетонные плиты, используется стальной прокат: швеллер и двутавр. Это заслуживающее на жизнь решение, если нет возможности приобрести цельные или сборные железобетонные балки перекрытия.
Например, цена новой бетонной балки сечением 220х180 мм длиной 6 000 мм на момент написания статьи составляет 9 000 рублей. В то же время цена бывшей в употреблении двутавровой балки №18 длиной 6000 мм, аналогичной несущей способности составляет 39 500 рублей. При всех прочих равных условиях, разница в цене на порядок выше. Данные по стоимости изделий взяты из открытых источников. Это обстоятельство следует учитывать при проектировании и возведении зданий.
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:
Алгоритм расчета в этом случае выглядит следующим образом: сначала определяется высота сжатой зоны бетона, затем — значение момента, а после этого можно определить значение нагрузки. Ну а теперь подробнее:
Определение пролета балки
Так как длину опорных участков балки желательно принимать не менее h/2, то в нашем случае расчетный пролет составит l = 4.5 — 0.3 = 4.2 метра.
Определение прочностных характеристик
Расчетное сопротивление арматуры растяжению мы можем сразу принять по соответствующей таблице Ra = 3600 кг/см2. В таблицах расчетное сопротивление бетона класса В22.5 не приводится. Однако ничего не мешает нам определить это значение интерполированием:
Rb = (11.5 + 14.5)/2 = 13 МПа или 13/0.0981 = 132.5 кг/см2
а с учетом различных коэффициентов, учитывающих возможную длительность действия нагрузки, повторяемость нагрузок, условия работы бетона и др. мы для надежности примем Rb = 132.5·0.8 = 106 кг/см2.
Два стержня арматуры диаметром 18 мм имеют площадь Аs = 5.09 см2. Это можно определить как непосредственно из формулы А = пd2/4, так и по таблице.
Определение относительной высоты ho
Если ho нам не известно, то из конструктивных соображений в данном случае защитный слой бетона а ≥ 1.8 см, соответственно ho ≤ 30 — 1.8 — 0.9 ≤ 27.3 cм. Для дальнейших расчетов примем значение ho = 27 cм.
Определение высоты сжатой зоны бетона
Согласно формуле 220.6.5 высота сжатой зоны у составляет
у = 3600·5.09/(106·24) = 7.2024 ≈ 7.2 см
Заодно определим, находится ли данное значение в пределах допустимого
у/ho ≤ ξR
Виды железобетонных перемычек.
Прежде чем приступить к расчетам, давайте немного ознакомимся с видами самих перемычек. Чтобы понимать, какие варианты вам доступны, следует открыть сайт любого производителя ЖБИ и посмотреть, какие виды перемычек железобетонных присутствуют в их номенклатуре. Перейдя по ссылке, вы увидите длинный список типоразмеров с их характеристиками. Чтобы научиться быстро ориентироваться в нем, следует научиться расшифровывать маркировку. Сделаем это на примере перемычки 2ПБ 16-2:
Теперь, зная разнообразие железобетонных перемычек, можно переходить непосредственно к расчету.
Преимущества и недостатки железобетонных балок
Тяжелый армированный бетон очень прочный строительный материал способный выдерживать большие нагрузки на сжатие, изгиб и кручение. Кроме того себестоимость изготовления данного изделия значительно ниже себестоимости изготовления стального проката: швеллера или двутавра.
Эти и другие характеристики определили следующие преимущества железобетонных балок перекрытия:
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
Rb = (11.5 + 14.5)/2 = 13 МПа или 13/0.0981 = 132.5 кг/см 2
3. Определение относительной высоты ho
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 ≤ ξR
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).
Особенности бетонных и железобетонных балок перекрытия, нюансы монтажа
Для перекрытия между этажей или для обустройства чердачного перекрытия могут использоваться бетонные или железобетонные балки перекрытия.
Такие опорные несущие конструкции распределяют различные типы нагрузок от других элементов и сооружений, например, от предметов интерьера, верхних этажей или крыши.
Чтобы правильно возвести балки перекрытия из данного материала, необходимо ознакомиться с их особенностями и узнать, как правильно рассчитать такие планки для перекрытий.
Что означает понятие?
Под понятием «железобетонные или бетонные балки перекрытия» подразумевают конструкции из бетона с железным армированием внутри. Они выполняются в форме длинных прямоугольников и необходимы для того, чтобы повысить уровень прочности конструкции или всего здания.
Планки из бетона или с армированием производят в заводских условиях, затем их транспортируют на строительный объект с помощью специализированной техники. Планки также монтируют с помощью специальных приспособлений, фиксируя крепежными элементами.
Все балки с металлическими стержнями внутри должны быть установлены по стандартам, с соблюдением всех норм. Во время производства используют тяжелые бетоны, обязательно упрочняя каркас арматурой. Зачастую используют бетон марки М300-М500 с хорошими показателями прочности. Такой материал позволяет сделать компенсацию изгибающих моментов и поперечных усилий.
Разновидности жб изделий
Железобетонные балки делятся по назначению и по конструкции.
По назначению
Все существующие виды железобетонных балок можно поделить согласно их назначению, то есть для каких типов перекрытий они актуальны, а также согласно их конструкции. Для начала нужно рассмотреть, какие бывают ж/б планки по своему назначению:
По конструкции
Если классифицировать железобетонные изделия для перекрытий по их конструкции, то можно выделить такие виды:
По своей форме изделия могут быть прямоугольными, трапециевидные, тавровые и с сечением С L.
Наиболее часто в строительстве используются межэтажные балки таврового сечения – их применение способствует равномерному распределению нагрузки и формированию ровной плоскости пола. На больших по размеру пролетах обязательно должна быть предусмотрена дополнительная опора.
Требования по ГОСТ
Все требования и нормы к такого вида изделиям предписываются в документе ГОСТ 20372-2015. Здесь указаны общие нормативы и стандарты, поэтому для ж/б конструкций предусмотрена специальная глава. В ней сообщаются основные требования:
Показатели звуко- и теплоизоляции должны соответствовать требованиям, предъявляемым нормативными документами к тем сооружениям, которые требуется возвести. Допускается обшивка балки и подбор такого вида утеплителя, который соответствует стандартам.
Справка! Фундаментные жби должны быть изготовлены из тяжелых бетонов и иметь гидроизолирующую функцию.
Стропильные планки могут быть односкатными, двускатными или криволинейными.
Размеры и другие характеристики
Перед тем, как приобрести планки для перекрытия из железа и бетона, рекомендуется ознакомиться с их параметрами. Например, если планка предназначена для опоры наружных и внутренних стен, а также для основания, то она изготавливается из тяжелого бетона марки В20, с применением напрягаемой и ненапрягаемой арматуры. Указанные изделия могут иметь длину от 4,2 до 8 метров, их ширина составляет 180 мм, а высота 380 мм. Часто встречается маркировка таких изделий – Бсу 78.4.
Если железобетонное изделие используется в качестве вкладного перекрытия, то для его производства используется бетон марки В15, такие планки могут иметь длину от 3,2 до 6,4 метра. Ширина их составляет от 180 до 380 мм, а высота от 220 до 400 мм. Маркируются такие изделия так: Б60.18.30-1Т.
Вес балок разного типа и формы отличается, но в среднем составляет от 4000 кг и выше.
Изделия, которые производятся по ГОСТ-28737-90 способны выдерживать сейсмические нагрузки до 7 баллов включительно. Они используются в условиях слабоагрессивного и неагрессивного воздействия грунта. Сама балка выдерживает собственный вес, массу железобетонной плиты перекрытия, а также эксплуатационные нагрузки.
Расчет бетонных конструкций
Хоть железобетонные конструкции применяются в строительстве уже более века, процедура расчета необходимого количества и нагрузки на планку до сих пор остается неотъемлемой и сложной процедурой.
Расчет необходим для того, чтобы понимать, какую нагрузку выдержит строение, а также для того, чтобы подобрать внутреннюю арматуру. Для проведения расчета необходимо знать такие данные:
При расчете важно знать класс бетона, из которого изготовлена конструкция, а также класс арматуры. Она может быть гладкой или иметь разный тип профиля.
Как рассчитать по формуле?
Чтобы рассчитать показатели используется несколько формул:
С помощью таких несложных расчетов можно самостоятельно вычислить предполагаемую нагрузку на планки их железобетона.
Особенности процесса монтажа
Как и в любом другом виде строительства, при монтаже изделий можно выделить ряд особенностей и нюансов.
Например, бригада, которая будет проводить установку изделий, должна иметь навыки прочного фиксирования железобетонных конструкций. А для этого нужно понимать особенности сооружения.
Перед тем, как установить изделие, осуществляют подготовку – осевые планки покрывают краской и зачищают детали. Очень часто для монтажа применяют крановую технику. Чтобы поднять балку используют монтажные петли.
Внутри самой балки должна присутствовать арматура не менее 10 мм толщиной, а каркас должен быть обвязан проволокой или приварен.
Плюсы и минусы применения
При использовании железобетонных изделий в качестве балок для перекрытия, можно выделить несколько преимуществ:
При работе с такими ригелями всегда есть возможность заказать специализированную технику, тогда человеческий фактор будет сведен к минимуму.
По сравнению с деревянными балками, которые часто применяются в индивидуальном строительстве жилых домов, изделия из железобетона более практичным и долговечны.
Они имеют практически неограниченный срок службы, если произвести грамотную установку.
Но такие конструкции также не лишены минусов. Среди недостатков можно выделить увеличенную массу, которая обязательно потребует заказа специальной грузоподъемной техники, что увеличит расходы на строительство. По сравнению с древесиной, этот материал имеет повышенную теплопроводность, поэтому придется утеплять конструкцию.
Еще один минус – затраты на продукцию, которую придется приобрести на заводе, однако сделать балки можно и самостоятельно, что займет немало времени.
Средние цены по России будут отличаться в зависимости от региона продажи, производителя, размеров, параметров балок, а также их серии. Подборка цена на планки из железобетона разных серий:
Ориентировочные размеры балок на указанные серии: 5950×260×450 мм, 4750×400×450 мм, 4450×260×450мм. Наиболее популярные производители в России – ООО МЖБК, Абсолют Строй и ЖБИ 15.
Заключение
Бетонные и железобетонные балки перекрытия часто используются для строительства промышленных зданий и ангаров, где требуется усиленная конструкция. Усиление происходит за счет армирования изделий изнутри. Для заливки применяют тяжелые бетоны. Балки делятся на разные категории, но, чтобы начать строительство необходимо произвести расчет нагрузки и количества.