2. Проектирование второстепенной балки

2.1 Работа второстепенной балки

Второстепенная балка рассчитывается как многопролетная неразрезная балка, нагруженная равномерно распределенной по длине пролета нагрузкой с грузовой полосы шириной, равной шагу их поперек здания.

Крайними опорами служат стены здания, промежуточными – главные балки. Опирание на стену полагается шарнирным, примыкание к главным балкам – упругие защемления.

2.2 Конструктивные требования к армированию балок

Для армирования балок применяется арматура следующих классов:

- рабочая стержневая арматура – класса A-IIиA-III;

- рабочая в сварных сетках – класса Вр-IиA-III;

- поперечная и монтажная арматура – класса A-I,A-II, Вр-I.

Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры должна приниматься в балках высотой 250 мм и более при диаметре рабочих стержней:

- d< 20 мм – не менее 20 мм;

- 20<d<32 мм – не менее 25 мм;

- d>32 мм –не менее 30 мм.

Толщина защитного слоя бетона для поперечной и монтажной арматуры должна составлять не менее 15 мм.

Расстояния в свету между отдельными стержнями принимаются не менее диаметра рабочих стержней и не менее 25 мм для нижней арматуры и 30 мм – для верхней.

При армировании балки плоскими сварными каркасами их количество в сечении составляет 2, 3 и более, в зависимости от ширины балки. Рабочие стержни в каркасе располагают с одной стороны от поперечных, в один или в два ряда по высоте. При одностороннем расположении продольные рабочие стержни могут размещаться в каркасе без зазора, со скреплением этих стержней прерывистыми сварными швами.

По условию надежности контактной сварки рабочих стержней с поперечными их диаметры должны быть взаимоувязанными:

	12	14	16	18	20	22	25	28	32	36	40
	4	5	5	6	6	8	8	10	10	12	12

2.3 Армирование балки сварными каркасами

В соответствии с характером работы неразрезной балки рабочая арматура в пролетах должна быть установлена у нижней грани балки, а над промежуточными опорами у верхней- у верхней. Вся эта арматура устанавливается в виде плоских каркасов.

При диаметр монтажной арматуры принимается 10мм, а придиаметр следует увеличить до 12мм. В средних пролетах приверхние стержни пролетных каркасов подбираются из расчета сечения балки на отрицательный изгибающий момент.

До установки в опалубку балки плоские сварные каркасы объединяются в пространственные путем приваривания соединительных стержней – коротышей. Непосредственно у опор их рекомендуется ставить вверху и внизу в количестве 3…5 штук с шагом, равным шагу поперечных стержней в каркасах, а на остальной части пролета они могут устанавливаться реже, но на расстоянии не более 600 мм и не более удвоенной ширины ребра балки.

Плоские сварные каркасы смежных пролетов после установки в опалубку пространственных каркасов соединяются понизу стыковыми стержнями, диаметр которых принимается не менее 0,5 диаметра рабочих стержней и не менее 10 мм. Эти стержни заводятся за грани главной балки с каждой стороны на длину не менее 15 диаметров. Поперечные стержни устанавливаются по расчету с соблюдением конструктивных требований.

Часть рабочих стержней в каркасах обрывается в сечениях, где эти стержни становятся не нужными. Точки обрыва устанавливаются при построении эпюры материалов.

Эпюра материалов для второстепенной балки не строится, поэтому места обрыва устанавливают ориентировочно. В пролетных каркасах половина рабочих стержней может быть оборвана на расстоянии от крайней опоры от расчетного пролета, а от средней опоры – на расстоянииот расчетного пролета. До половины площади надопорной арматуры обрывается на расстоянии от опоры, остальная – на расстоянииот расчетного пролета.

Над опорами второстепенная балка армируется гнутыми сварными каркасами.

« П » - образные поперечные стержни этого каркаса заводятся в балку на длину не менее 30 диаметров. На концах каркаса и у мест обрыва рабочих стержней устанавливают по два поперечных стержня с шагом 100 мм, остальные- через 400-700 мм по длине каркаса.

2.4 Расчет балки по нормальным сечениям

Расчетных сечения у второстепенной балки принимаются четыре: два опорных и два пролетных.

Опора В

В этом сечении балка рассматривается как прямоугольная, так как ее полка находится в растянутой зоне и на несущую способность балки не влияет.

Рабочая высота балки , где расстоянием от растянутой грани балки до центра тяжести площади арматурыа следует предварительно задаться. Величинуаследует по ходу расчета уточнять. В окончательном расчете величинаа должна полностью соответствовать принятому армированию балки.

Сечении балки должно удовлетворять условию прочности на сжатие в направлении действия главных сжимающих напряжений. Эта проверка не является определяющей для всех балок ребристого перекрытия, и поэтому она может быть проведена приближенно:

По коэффициенту

В приложении 1 методических указаний находится относительная высота сжатой зоны сечения

По величине можно оценить правильность принятия предварительных размеров сечения балки. Для хорошо спроектированной балки, имеющей наименьшую стоимость= 0,35-0,50.

Для окончательно принятого сечения по определяется относительная величина плеча внутренней пары сили требуемая площадь рабочей арматуры в этом сечении

По результатам расчета подбирается продольная и поперечная арматура с соблюдением конструктивных требований.

Опора С

Порядок расчета аналогичен расчету для опоры В.

Первый пролет

В пролетах при действии положительного изгибающего момента балка работает как тавровая, так как полка расположена в сжатой зоне.

Расчетная ширина полкиопределяется величиной учитываемых свесов полки, которые не должны превышать:

-расчетного пролета балки;

-расстояния в свету между второстепенными балками;

-, если полка тонкая ()

Из двух или трех условий выбирается наименьшее значении ширины свесов и тогда расчетная ширина полки

При расчете балки таврового сечения могут встретиться два случая :

- нейтральная ось располагается в полке;

- нейтральная ось пересекает ребро балки.

Для определения к какому расчетному случаю относится рассматриваемая балка, вычисляется несущая способность сечения балки при полностью сжатой полке , т.е. при прохождении нейтральной оси по нижней грани полки:

Если - нейтральная ось проходит в полке и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной, равной.

Для прямоугольного сечения определяется коэффициент :

По приложению 1 выбирается значение и вычисляется требуемая площадь продольной арматуры :

Подбирается продольная и поперечная арматура.

Если - нейтральная ось пересекает ребро и требуемая площадь арматурыскладывается из двух частей,.

соответствует сжатым свесам полки и части общего изгибающего момента:

соответствует сжатой зоне ребра балки.

Для определения площади арматуры рассчитывается коэффициент:

по приложению 1 выбирается значение и вычисляется требуемая площадь продольной арматуры:

Подбирается продольная и поперечная арматура.

Средний пролет

Определение требуемой площади арматуры ведется аналогично первому пролету на действие наибольшего положительного изгибающего момента в пролете при своей рабочей высоты сечения.

В средних пролетах на действие отрицательных моментов устанавливается арматура у верхней грани балки. Так как для второстепенной балки эпюра материалов не строится, эта арматура рассчитывается ориентировочно по отрицательному изгибающему моменту в районе точки 6 . На восприятие этого момента балка работает как прямоугольная с рабочей высотой сечения .

Для определения площади арматуры рассчитывается коэффициент:

Выбирается и вычисляется требуемая площадь арматуры :

По приложению 2 методических указаний подбирается продольная и поперечная арматура.

Поперечная арматура назначается с учетом того, что в каркасах этого пролета имеется верхняя и нижняя арматура.

2.5 Расчет балки по наклонным сечениям

При проектировании рабочей арматуры определилась поперечная (диаметр стержней, количество каркасов и площади сечения всех поперечных стержней, расположенных в одной нормальной к оси балки плоскости ).

Без поперечной арматуры балка может воспринять поперечную силу не более

где коэффициент , учитывающий влияние сжатых полок, определяется по формуле:

где - расчетная ширина сжатой полки, принимается равной.

Коэффициент применяется на участках балки, где полка сжата, что имеет место только на участке балки у первой свободной опоры. На участках балки у средних опор полка растянута и не влияет на восприятие балкой поперечной силы.

Сравнением ординат эпюры Qс поперечной силой, воспринимаемой бетоном, выявляются расчетные участки балки. На приопорных участках длиной поот расчетного пролета шаг поперечной арматуры устанавливается исходя из следующих конструктивных требований:

и, приh450 мм;

и, приh>450 мм.

На остальных участках:

и, приh>300 мм.

На расчетных участках балки требуется соблюдение еще трех требований:

;

;

.

Расчетных участков в балке может быть три: у опоры А, у опоры В слева и у опоры В справа.

По данным расчетов с соблюдением конструктивных требований принимаются шаги S

расстановки поперечных стержней с округлением до значений кратных 20 или 50 мм в меньшую сторону.

2.6 Расчет второстепенной балки