3.4. Уточнення розмірів поперечного перерізу балки

Другорядну балку загалом розглянемо, як балку таврового перерізу. Попередньо прийняті розміри балки b_sb x h_sb = 100 х 250 мм. Ширину полички балки прийнято рівною кроку другорядних балок a_sb = 1630мм = b_f^’. Висота полички h_f^’ = t_pl = 50мм.

З метою забезпечення перерозподілу внутрішніх зусиль M та Q у відповідності до огинаючих епюр, необхідно дотримуватись умови: ξ≤ξ_R=0,35, яка пов’язана з мінімальною висотою перерізу.

Прийнято відносну висоту стиснутої зони бетону ξ=0,35, для якої:

Визначення мінімальної робочої висоти перерізу:

26.46см;

де М_В – згинальний момент на опорі, М_В=18.38кНм;

f_ck – розрахунковий опір бетону, f_ck = f_cd·Y_b2 =10,35 МПа

b_sb – ширина другорядної балки, b_sb=10см;

Повна мінімальна висота перерізу, при a_s = 40мм:

30.46 см;

Товщина плити h_min = 30.46cм ≥ h_sb = 25 см. Приймаємо b_sb = 200мм, та проводимо повторний розрахунок :

18,71см;

Повна мінімальна висота перерізу, при a_s = 40мм:

22,71 см;

Остаточно прийнято товщину плити h_sb = 25cм ≥ h_min = 22,71см. Ширину перерізу приймаємо b_sb =200мм.

3.5. Вихідні дані для конструювання другорядної балки

Необхідну площу поздовжньої робочої арматури в розтягнутих зонах балки визначено за максимальними згинальними моментами в прольотах та на опорах. При розрахунку за додатними прольотними моментами розрахунковий переріз балки прийнято тавровим, оскільки поличка знаходиться у верхній стиснутій зоні. При розрахунку за від’ємними моментами переріз балки прийнято прямокутним, з шириною ребра b_sb=200мм, оскільки під впливом згинальних зусиль, поличка знаходиться у нижній розтягнутій зоні.

Уточнена ширина стиснутої полички перерізу b_f^’­:

b_f^’­­­= b_sb+2b_fs=200+2*715=1630мм

де b_fs – ширина звису в кожну сторону від ребра, при кроці другорядних балок в чистоті, b_fs = (a_sb – b_mb)· 0,5 = (1630 – 200)· 0,5 = 715мм ;

Виходячи з двох умов обрано ширину полички b_f^’­­­ = 2450мм, що не перевищує кроку другорядних балок a_sb=2450мм.

Матеріали для конструкцій та їхні характеристики:

• Бетон. Для всіх монолітних конструкцій і зокрема для балки прийнято важкий бетон класу С20, розрахунковий опір якого становить f_cd=11,5 МПа. Коефіцієнт умов роботи бетону за відсутністю сприятливих умов для наростання міцності – Y_b2=0,9.

• Арматура. Для армування балки обрано стрижневу арматуру; в приопорних ділянках - холодно тягнутий дріт класу Вр-І. Таким чином, вихідна арматура:

• А400С, R_s=375МПа;

• Вр-1 Ø3, R_s=360МПа;

• Вр-1 Ø4, R_s=365МПа;

• Вр-1 Ø5, R_s=375МПа;

3.3.1. Конструювання балки у першому прольоті

Конструктивні розміри балки:

• h_sb = 250 мм;

• b_sb = 200 мм;

• b_f^’­­­ = 1630 мм;

• h_f^’­­­= 50 мм;

Задано однорядне розташування стержнів арматури. Відстань від центру їх ваги до нижньої грані конструкції:

30мм

де d_s – орієнтовний діаметр робочої арматури, d_s =20мм;

с – захисний шар бетону, с = 20мм (згідно конструктивних вимог проектування.

Робоча висота перерізу:

220мм;

Встановлено випадок розрахунку таврового перерізу, виходячи із розташування нейтральної осі. Для цього обчислено несучу здатність таврового перерізу за умови, що вся поличка стиснена (х= h_f^’­­­):

4970кН·см=49.7кНм

де b_eff^’­­­=49.25 см – розрахункова ширина полиці

f_ck – розрахунковий опір бетону, f_ck = f_cd·Y_b2 =10,35 МПа

h_f^’­­­ – висота полички, h_f^’­­­=5 см;

d – робоча висота перерізу, d =22 см;

Перевірка умови, що х≤ h_f^’­­­:

49.7 кН

Умова виконується. Нейтральна вісь лежить в межах полички. Виходячи з правил розрахунку, подальші обчислення виконано, як для прямокутного перерізу, b= b_f^’­­­=1630мм.

Розрахунок необхідної площі поперечного перерізу арматури у першому прольоті під дією моменту М₁ = 23,67кНм. Коефіцієнт α_т:

0,027

де М₁ – згинальний момент у першому прольоті, М₁=23,67кНм;

f_ck – розрахунковий опір бетону, f_ck = f_cd·Y_b2 =10,35 МПа

b_f^’­­­ – ширина балки, b_f^’­­­=163см;

Y_n – коефіцієнт надійності за відповідальністю, Y_n =0,95;

d – робоча висота перерізу, d = 22 см;

При цьому відносна висота стисненої зони бетону:

0,035

Перевірка умови, якщо граничне значення при заданому бетоні С20, та класі арматури А400С – ξ_r = 0,650:

Умова забезпечена, переріз відноситься до нормально армованих.

Відносне плече внутрішньої пари сил:

0,986

Необхідна площа робочої арматури класу А400С в крайньому прольоті при R_s = 375МПа:

2,76 см²

Конструювання балки в першому прольоті. За сортаментом стрижневої арматури приймаємо 2Ø14A400C з фактичною площею . Крайні прольоти балки армуємо двома пласкими каркасами КР1. В кожному каркасі по одному стрижневі діаметром 16мм, розміщених в один ряд. Верхні монтажні стрижні каркасів КР1 приймаємо конструктивно 2Ø14А400C. Пласкі каркаси слід виготовляти в заводськх умовах за допомогою контактного точкового електрозварювання. Пласкі каркаси марки КР1 об’єднувати в просторові шляхом приварювання окремих стрижнів марки ОС1 за допомогою електрозварювальних кліщів. Діаметр і вид арматури для поперечних стрижнів слід обґрунтувати розрахунком похилих перерізів.