4.2.4 Назначение расчетного сечения балки и подбор рабочей арматуры в середине пролета

Основные размеры сечения главной балки, как правило, принимаются по Приложению Б и дополняются студентом, исходя из принятых на практике и рекомендуемых в литературе данных. Так, высоту главных балок h можно для первоначальных расчетов принять

h/l = 1/9,5 …1/10,5 (l – расчетная пролет балки по Приложению В). Сечение главной балки чаще принимают тавровым и реже – двутавровым. Расстояние между осями балок принимается обычно равным 1800 мм. Для расчета в курсовом проекте фактическое поперечное сечение пролетного строения заменяют на сечение упрощенной формы (см. Рисунок 4.4), так ширина полки b^’_f принимается равной расстоянию между внутренними гранями наружного и внутреннего бортиков, а приведенная толщина плиты может быть определена по формуле:

h^’_f = d₁ + 2A_h / (b₁ – b). ( 4.30)

Рисунок 4.4 – Расчетные размеры плиты балластного корыта

Далее задаются рабочей высотой сечения h₀ = 0,85h. Из расчета балки по ограничению касательных напряжений на уровне нейтральной оси принимают ширину ребра балки b=Q₀/(R_b,sh(h_о – 0,5h^’_f )), где R_b,sh – расчетное сопротивление бетона скалыванию при изгибе (см. Приложение М). Затем, в первом приближении определяется требуемая площадь рабочей (растянутой) арматуры по формуле:

А _s,тр = M_0,5 / (R_s(h_о – 0,5h^’_f )), (4.31)

где M_0,5 – изгибающий момент для расчетов на прочность.

После этого следует задаться диаметром стержней рабочей арматуры d = 20…40мм, определить площадь сечения одного стержня A₁ по таблице 4.2, а также требуемое количество стержней в нижнем поясе балки по формуле:

n_s,тр = А _s,тр / A₁. (4.32)

Таблица 4.2 – Сортамент арматуры

Диаметр d, мм	Площадь A1, см^2
16	2,011
18	2,545
20	3,142
22	3,801
25	4,909
28	6,158
32	8,042
36	10,180
40	12,560

Затем составляют схему размещения арматурных стержней в нижнем поясе балки. Арматурные стержни следует располагать симметрично относительно вертикальной оси балки. Количество вертикальных рядов арматуры n_p = b/(3d), но не менее двух и не более шести. Расстояние в свету между вертикальными рядами арматуры С_п должно быть 5 см при расположении арматуры в два ряда и 6 см – в три ряда и более. Толщина защитного слоя бетона С_б должна быть не менее 3 см. В вертикальных рядах арматуру рекомендуется размещать пучками по 2 или 3 стержня без просветов. Между пучками устраивают просветы, равные 5 см при двух стержнях в группе и 6 см – при трех.

На следующем этапе уточняют ширину нижнего пояса b = n_pd + (n_p – 1)С_п + 2С_б, проверяют полную высоту вертикальных рядов арматурных стержней в нижнем поясе, которая должна быть не более 1/3 высоты балки. После этого определяют величину расчетной площади арматуры в нижнем поясе балки A_s = n_sA₁, где n_s – принятое число стержней.

Затем вычисляют расстояние от центра тяжести сечения растянутой арматуры до нижней грани балки a_s = ∑n_ia_i / n_s, где n_i – количество стержней в i – м ряду; a_i – расстояние от оси i – го ряда до нижней грани балки.

После этого уточняют рабочую высоту сечения h₀ = h – a_s.

После расстановки стержней арматуры с учетом всех конструктивных требований и подсчета уточненных значений a_s, h₀ и A_s необходимо выполнить проверки нормального сечения балки в середине пролета на прочность, на выносливость сжатого бетона и растянутой арматуры и на трещиностойкость нормального сечения.