|
|
К изгибаемым элементам относятся плиты
и балки. Плитой называют конструкцию, толщина hi которой мала по
сравнению с ее пролетом и шириной сечения Ь1 ( 5.1). Размеры поперечного
сечения балки (высота h2 и ширина b-Л значительно меньше ее пролета. Для плит
отношение А1//1 = 1/20ч-1/40 и менее. Для балок h2jl2= 1/8...1/20 и 62 =
(0,25...0,5)/j2. Балки и плиты применяют как отдельные конструктивные
элементы, так и в сочетании друг с другом. В этом случае они образуют
ребристые перекрытия ( 5.1, в). Плиты и балки бывают однопролетными и
многопролетными и выполняются монолитными, сборными и сборно-монолитными.
Плиты. В конструктивном отношении различают плиты балочные
и опертые по контуру. Если плита опирается по четырем сторонам и имеет отношение
сторон 2 : 1 или меньше, то она изгибается в двух направлениях и является
опертой по контуру ( 5.1, г). При отношении сторон больше 2 : 1 считают, что плита
изгибается в одном направлении. Расчетным пролетом в этом случае является
более короткая из сторон. Такую плнту, а также плиту, опертую только двумя
противоположными сторонами, называют балочной ( 5.1, д). Толщину плит
определяют расчетом на действующие усилия, но во всех случаях она не должна
быть меньше минимального размера, установленного из условия соблюдения
необходимой толщины защитного слоя бетона и условий производства работ.
Минимальная толщина монолитных плит в покрытиях 40 мм, в перекрытиях гражданских зданий 50 мм, промышленных — 60 мм, для сборных плит, изготовляемых на заводах с применением стальных форм, толщина может быть уменьшена до 25...30
мм.
Плиты армируют преимущественно сварными сетками из
стержней, направленных взаимно перпендикулярно ( 5.2). Стержни, расположенные
вдоль пролета конструкции,— рабочие, перпендикулярно — распределительные.
Рабочие стержни располагают ближе к растянутой грани плиты. Площадь
поперечного сечения рабочей арматуры определяют расчетом, а распределительной
принимают конструктивно. В однопролетных свободно лежащих плитах рабочую
арматуру ставят только в пролете а в защемленных и многопролетных в
соответствии с эпюрой моментов — в пролете и на опорах ( 5.2). При действии
изгибающих моментов в двух направлениях плиты армируют сетками с рабочей
арматурой в обоих направлениях.
Для армирования плит применяют сварные сетки с продольной
и поперечной рабочей арматурой. Рулонные сетки с продольной арматурой
раскатывают вдоль пролета плиты ( 5.2, в), рабочую арматуру располагают в
середине пролета внизу, а на опоре — вверху плиты. Такое армирование называют
непрерывным и применяют при сравнительно небольших нагрузках на перекрытие и
толщине плиты h = 6...10 см. При h= 11 см и более плиты армируют рулонными или плоскими сетками с поперечной рабочей арматурой; в пролетах и на опорах
укладывают отдельные сетки ( 5.2, г), ширина которых зависит от пролета плиты
(раздельное армирование).
Сварные сетки изготовляют из стали классов B-I, Вр-I диаметром
3...5 мм и из стали A-III — 6...10 мм, вязаные — из стали классов A-I и A-III
диаметром 6...10 мм, а в толстых плитах — диаметром 12 мм и более. Стержни рабочей арматуры располагают через 100...200 мм, а распределительной диаметром
3...6 мм укладывают через 250...300 мм, но не реже 350 мм. Этой арматурой обеспечивается проектное положение рабочих стержней, уменьшаются усадочные и
температурные деформации бетона, распределяются местные нагрузки на большую
площадь. Общее сечение распределительной арматуры принимают не менее 10%
сечения рабочей арматуры. Часть рабочих стержней в плитах, опертых по
контуру, в целях экономии не доводится до опоры и обрывается в пролете в
соответствии с эпюрой моментов. До опоры доводится не менее 1/3 площади
сечения стержней в пролете, соответствующей наибольшему положительному
моменту. Защитный слой для рабочей арматуры принимают не менее 10 мм, а в плитах толщиной более 100 мм — 15 мм.
Балки. Поперечные сечения железобетонных балок без
предварительного натяжения арматуры обычно бывают прямоугольные, тавровые (с
полкой внизу или вверху), трапециевидные () и др. Рациональными для
предварительно напряженных балок являются сечения с развитой верхней и нижней
полкой. Упшрение нижней полки вызывается необходимостью размещения
напрягаемой арматуры и обеспечения прочности сечения при передаче усилия
предварительного напряжения с арматуры на бетон. Высоту балок принимают
кратной 50 мм, если она не более 600 мм, и 100 мм при больших размерах.
Армирование балок выполняют продольными рабочими
стержнями, поперечной арматурой и монтажными стержнями, соединенными между
собой в сварные (реже вязаные) каркасы ( 5.3,
в). Продольную рабочую арматуру укладывают в растянутых
зонах согласно эпюре изгибающих моментов. Размещают арматуру в один или два
ряда ( 5.3, б) по высоте сечения с такими зазорами, которые позволили бы
произвести плотную укладку бетона и обеспечить его надежное сцепление с
арматурой. Для обеспечения этого требования необходимо, чтобы расстояния в
свету между отдельными стержнями продольной арматуры принимались бы не менее
наибольшего диаметра стержней: для нижней арматуры — не менее 25 мм, для верхней — 35 мм. При расположении стержней по ширине сечения балки расстояние между ними
рекомендуется принимать не менее: для нижней арматуры — 25 мм, для верхней — 30 мм.
Продольную рабочую арматуру без предварительного
напряжения применяют, как правило, периодического профиля из стали класса
A-III диаметром 12...32 мм, реже — из стали класса А-И. Арматура диаметром
более 32 мм вызывает трудности при прозводстве работ, поэтому используется
реже. При ширине балки 150 мм и более рабочих стержней в сечении должно быть
не менее двух. Балки шириной менее 150 мм допускается армировать плоскими каркасами с одним рабочим стержнем. Площадь сечения продольной рабочей арматуры
балок должна быть не менее 0,05% от рабочей площади бетона. Монтажную
арматуру принимают диаметром 10...12 мм, а поперечную — 6...10 мм из сталей
классов A-I, A-II, A-III. В балках небольшой высоты используют сталь классов
Bp-I, B-I диаметром 3...5 мм.
Балки армируют сварными и вязаными пространственными
каркасами; в первом случае отдельные плоские сварные каркасы объединяются в
пространственный каркас с помощью горизонтальных соединительных стержней,
привариваемых контактной или дуговой сваркой через 1... 1,5 м ( 5.3, в).
Поперечную арматуру ставят для восприятия поперечных
усилий, действующих в наклонных сечениях. Количество поперечной арматуры, ее
диаметр и расстояние между стержнями определяют расчетом (см. § 5.4) и
конструктивными требованиями. В балках и ребрах высотой 150 мм и менее, а также в многопустотных панелях высотой до 300 мм поперечную арматуру можно не ставить, если она не требуется по расчету. В остальных случаях поперечная арматура
обязательна.
При высоте балок более 700 мм у боковых граней ставят конструктивные продольные стержни с расстоянием между ними по высоте
не более 400 мм. Площадь этих стержней принимают не менее 0,1% площади
сечения бетона, имеющего размер, равный половине ширины элемента, но не более
200 мм ( 5.3, г). На 9.3, а показано армирование неразрезной второстепенной
балки монолитного перекрытия.
Особенности конструирования предварительно напряженных
элементов. Предварительно напряженная арматура не входит в состав каркасов и
размещается в соответствии с эпюрой моментов и поперечных сил. В однопролетных
балках небольшой высоты и при небольших нагрузках и пролетах предварительно
напряженную арматуру располагают в растянутой зоне прямолинейно и по всей
длине элемента ( 5.4, б). От усилия предварительного обжатия Р, если оно
приложено вне ядра сечения, балка выгибается, и в верхних волокнах появляются
растягивающие напряжения, постоянные по всей длине балки ( 5.4, б). При
действии эксплуатационной нагрузки в верхней зоне возникают сжимающие
напряжения, изменяющиеся по длине элемента по параболе ( 5.4, в). Суммируя
эпюры напряжений ( 5.4, г), видим, что в верхних волокнах балки вблизи опор
неизбежно появление растягивающих напряжений, которые могут вызывать
образование трещин. Для погашения этих напряжений, если они достигают опасной
величины, в балках большой высоты укладывают верхнюю напрягаемую арматуру
A'sp в количестве 15...25% от нижней ( 5.4, д). Равнодействующая усилий
напрягаемых арматур Yj Р* в этом случае должна находиться вблизи границы ядра
сечения.
При больших нагрузках и пролетах часть напрягаемой
арматуры располагают прямолинейно, а часть отгибают кверху
( 5.4, е). Это улучшает работу приопорных участков балки
на главные растягивающие напряжения, а также снижает растягивающие напряжения
в верхних волокнах вблизи опор благодаря уменьшению эксцентриситета
равнодействующей сил предварительного обжатия.
В предварительно напряженной балке кроме напрягаемой
арматуры укладывают и ненапрягаемую (расчетную или конструктивную),
располагая ее ближе к наружным поверхностям элемента так, чтобы поперечная арматура
(хомуты) охватывала всю продольную арматуру ( 5.4, ж, з, и).
В предварительно напряженных балках особое значение имеет
конструирование концов элементов. Здесь происходит передача значительных
усилий обжатия с арматуры на бетон, в результате чего возникают значительные
местные сжимающие и растягивающие напряжения в торцевой части балки, что
приводит к появлению продольных трещин на торце и в опорной части элемента.
Поэтому концевые
участки предварительно напряженных балок усиливают путем
увеличения размеров сечения на опорах, утолщения защитного слоя бетона, а
также постановкой дополнительной поперечной арматуры. Последнюю обычно
используют в виде сварных сеток d= 4 мм или хомутов с шагом 50... 100 мм, охватывающих все продольные стержни предварительно напряженной арматуры и
располагаемых на участке не менее 0,6/р, где 1Р определяется по
формуле (4.1) ( 5.4, к). Толщину защитного слоя у концов
предварительно напряженных элементов на длине зоны анкеров- ки принимают не
менее (2...3)d и не менее 40 мм.
|