Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Железобетонные балки покрытий

Железобетонные балки покрытий относятся к поперечным стропильным конструкциям. При шаге колонн 6 м поперечные стропильные конструкции устанавливают непосредственно по колоннам. Для шага колонн 12 м разработаны две конструктивные схемы. В первой схеме (см. рис. 10.1, б) предусмотрены подстропильные конструкции, устанавливаемые по колоннам вдоль здания, на которые опираются стропильные конструкции (фермы и балки), перекрывающие поперечные пролеты здания и располагаемые через 6 м. Эта схема применяется главным образом в зданиях, имеющих подвесное подъемно-транспортное оборудование или подвесные потолки. Во второй схеме (см. рис. 10.1, а) стропильные конструкции устанавливают непосредственно на колонны через 12 м, а пролет между ними перекрывают плитами длиной 12 м. Эту схему применяют в зданиях с опорными кранами (или без них), но при отсутствии подвесного транспорта. Вторая конструктивная схема покрытия по сравнению с первой позволяет значительно сократить затраты труда на изготовление и монтаж конструкций при практически одинаковых расходах материалов.

При шаге колонн 18 м покрытие выполняют только по первой конструктивной схеме (см. рис. 10.1. б).

Стропильные балки перекрывают обычно пролеты до 24 м, при шаге 6 или 12 м, причем при пролетах до 18 м балки покрытий как по расходу материалов, так и по трудоемкости оказываются более экономичными, чем фермы. Балки покрытий бывают двускатными, односкатными и с параллельными горизонтальными поясами. Наиболее распространены двускатные балки. Балки покрытий могут выполняться только с продольной напрягаемой арматурой (продольное обжатие бетона) или же с непрерывным армированием (продольное и поперечное обжатие бетона). Они армируются проволочной, прядевой, пучковой или стержневой арматурой классов A-IV, Вр-11, К-7 (рис. 10.10, а).

Для обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже балок ширина верхней сжатой полки принимается равной около (1/50... 1/60) l. Толщина вертикальной стенки принимается равной не менее 60...80 мм, что необходимо для удобства бетонирования, размещения в ней арматуры, обеспечения прочности и трещиностойкости. В средней части пролета высоких балок (где главные растягивающие напряжения незначительны) в вертикальной стенке для снижения материалоемкости изделия часто устраивают круглые или многоугольные отверстия. Вертикальная стенка балки обычно армируется сварными каркасами из обыкновенной арматурной проволоки класса Вр-I, что достаточно для обеспечения прочности балки по наклонным сечениям. Вблизи отверстий вертикальная стенка армируется дополнительными каркасами из арматуры класса A-III. Для крепления элементов покрытий и фонарей в верхнем поясе балок устанавливают стальные закладные детали.

В нижней растянутой полке (нижний пояс балки) размещают основную продольную растянутую арматуру. На рис. 10.10, б показано новое конструктивное решение стропильной решетчатой балки пролетом 18 м с арочной (полигональной) формой верхнего пояса. По сравнению с двускатной конструкцией контур балок здесь приближается к очертанию эпюры моментов и позволяет более рационально распределить внутренние усилия — выровнять продольные силы по длине поясов (уменьшить в опасных средних и увеличить в недогруженных крайних панелях), за счет чего снижаются сдвигающие усилия в стойках и моменты в узлах, а также улучшить центрирование усилий над опорами. Это позволяет снизить расход материалов в конструкциях, в том числе облегчить опорные участки, уменьшив их номинальную высоту с 900 до 600 мм. По прочности арочные балки рассчитывают как конструкции сплошного сечения с отверстиями, а по трещиностойкости элементов решетки и жесткости — как статически неопределимые стержневые системы. В качестве напрягаемой арматуры служат стержни класса А-IIIв, которые для удобства размещения захватных приспособлений, укладки и уплотнения бетона расположены на большом расстоянии друг от друга по высоте сечения (120 мм между осями). Для увеличения плеча внутренней пары продольная арматура сконцентрирована у наружных граней поясов.

За рубежом для покрытий бесфонарных цехов, без перепадов высот и при сравнительно небольшой снеговой нагрузке в покрытиях с облегченными ограждающими конструкциями (например, стальной профилированный настил с утеплителем из пенополистирола), по стальным или железобетонным прогонам применяют балки пролетом 30.. 40 м, причем выполняются они малоуклонными (3...6 %). Балки таких пролетов успешно кон- курируют со стальными фермами. Поперечные сечения предварительно напряженных балок в пролете выполняют двутавровыми, а на опоре — прямоугольными.

Из условия ограничения раскрытия трещин в сжатой зоне при отпуске нижней арматуры иногда требуется устанавливать конструктивную напрягаемую арматуру, размещаемую на уровне верха опорного сечения.

В расчете принимают, что нагрузка, передающаяся на балку, состоит из сосредоточенных сил от постоянных и временных нагрузок, действующих через ребра панелей покрытия, а также постоянной равномерно распределенной нагрузки от собственного веса балки. Изгибающие моменты и поперечные силы определяются как для свободно опертой балки. Расчет балок по прочности и трещиностойкости производят для двух стадий: для стадии эксплуатации и для стадии изготовления, транспортировки и монтажа. Расчет по деформациям ведут только для стадии эксплуатации.

Из расчета прочности по нормальному сечению с максимальным изгибающим моментом находят площадь сечения продольной арматуры. Кроме того, проводят расчет и для других сечений балки, так как в двускатных балках за счет ее переменной высоты самое опасное сечение может оказаться не в середине пролета, а на расстоянии (0,35...0,40) l от опоры (рис. 10.11).

Зайцев Ю. В., Строительные конструкции заводского изготовления: Учеб. для вузов по спец. «Пр-во строит. изделий и конструкций». — М., 1987

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики