Балки покрытий

Балки покрытий могут быть пролетом 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях - пролетом 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным (рис. 14.9, а - в). Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами или ло­маным нижним поясом, плоского покрытия - с парал­лельными поясами (рис. 14.9,г - е). Шаг балок по­крытий 6 или 12 м.

Рис. 14.9. Конструктивные схемы балок покрытий

Наиболее экономичное поперечное сечение балок по­крытий - двутавровое со стенкой, толщина которой 60…100 мм устанавливается главным образом из усло­вий удобства размещения арматурных каркасов, обеспе­чения прочности и трещиностойкости. У опор толщина стенки плавно увеличивается, и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости. Стенки балок в средней части пролета, где поперечные силы незначи­тельны, могут иметь отверстия круглой или многоуголь­ной формы, что несколько уменьшает расход бетона, соз­дает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций.

Высоту сечения балок в середине пролета принимают (1/10 – 1/15) l. Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяет уклон верхнего пояса 1: 12 и типовой размер высоты сечения на опоре 800 мм (или 900 мм). В балках с ломаным очертанием верхнего пояса благодаря несколько большему уклону верхнего пояса в крайней четверти пролета достигается большая высота сечения в пролете при сохранении типо­вого размера высоты сечения на опоре. Балки с криволи­нейным верхним поясом приближаются по очертанию к эпюре изгибающих моментов и теоретически несколько выгоднее по расходу материалов, однако усложненная форма повышает стоимость их изготовления.

Ширину верхней сжатой полки балки для обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже прини­мают (1/50 – 1/60) l. Ширину нижней полки для удобного размещения продольной растянутой арматуры принима­ют 250…300 мм.

Двускатные балки выполняют из бетона класса С20/25…С35/40 и армируют напрягаемой проволочной, стерж­невой и канатной арматурой (рис. 14.10). При армиро­вании высокопрочной проволокой ее располагают груп­пами по 2 шт. в вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном по­ложении. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные - расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям; приопорные участки ба­лок для предотвращения образования продольных тре­щин при отпуске натяжения арматуры (или ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными по­перечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Повысить трещиностойкость приопорного участка балки можно созданием двухосного предварительного напряжения (натяжением также и по­перечных стержней).

а – прямоугольное; б – тавровое; в, г, - двутавровое; 1 – напрягаемая стержневая арматура; 2 – проволочная арматура

Рис.14.10. Поперечные сечения стропильных балок

Рис.14.11. Формы отверстий в стенках стропильных балок

Рис.14.12. Сборная балка, составленная из отдельных блоков

Рис.14.13. Конструкция двускатной стропильной балки с ненапрягаемой арматурой пролетом 9,0м

Рис. 14.14. Двускатная балка покрытия двутаврового сечения пролетом 18м со стержневой (а), проволочной (б) и прядевой (в) арматурой

Двускатные балки двутаврового сечения для ограни­чения ширины раскрытия трещин, возникающих в верх­ней зоне при отпуске натяжения арматуры, целесообраз­но армировать также и конструктивной напрягаемой ар­матурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре (рис. 14.15). Этим уменьшаются эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие напряжения в бетоне верхней зоны.

Двускатные балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями условно называют решет­чатыми балками (рис. 14.16). Типовые решетчатые балки в зависимости от значения расчетной нагрузки имеют градацию ширины прямоугольного сечения 200, 240 и 280 мм. Для крепления плит покрытий в верхнем поясе балок всех типов заложены стальные детали.

1 – нижняя арматура

2 – верхняя арматура

Рис. 14.15. Схема расположения напрягаемой арматуры двускатной балки

Рис. 14.16. Двускатная решетчатая балка покрытия прямоугольного сечения пролетом 18м

Балки покрытия рассчитывают как свободно лежа­щие; нагрузки от плит передаются через ребра. При пя­ти и больше сосредоточенных силах нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной. Для дву­скатной балки расчетным оказывается сечение, располо­женное на некотором расстоянии х от опоры. Так, при уклоне верхнего пояса 1: 12 и высоте балки в середине пролета h = l/ 12 высота сечения на опоре составит , а на расстоянии x от опоры

(14.1)

Положим рабочую высоту сечения балки , изги­бающий момент при равномерно распределенной на­грузке:

(14.2)

тогда площадь сечения продольной арматуры:

(14.3)

Расчетным будет то сечение балки по ее длине, в ко­тором достигает максимального значения. Для отыс­кания этого сечения приравниваем нулю производную

(14.4)

Отсюда, полагая, что - величина постоянная, диффе­ренцируя, получим

(14.5)

Из решения квадратного уравнения найдем x =0,37 l. В общем случае расстояние от опоры до расчетного сечения x= 0,35...0,4 l.

Если есть фонарь, то расчетным может оказаться сечение под фонарной стойкой. Поперечную арматуру определяют из расчета прочно­сти по наклонным сечениям. Затем выполняют расчеты по трещиностойкости, прогибам, а также расчеты проч­ности и трещиностойкости на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже. При расче­те прогибов трапециевидных балок следует учитывать, что они имеют переменную по длине жесткость.

Для расчета балок покрытий на ЭВМ разработаны программы, согласно которым может быть выполнен вы­бор оптимального варианта конструкции. Варьируя пе­ременными параметрами (класс бетона, класс арматуры, размеры поперечного сечения, степень натяжения арма­туры и др.), ЭВМ выбирает для заданного пролета и на­грузки лучший вариант балки по расходу бетона, арма­туры, стоимости и выдает данные для конструирования.

Технико-экономические показатели двускатных балок покрытий в зависимости от формы сечения и вида напря­гаемой арматуры приведены в табл. 14.2.

Балки двутаврового сечения экономичнее решетчатых по расходу арматуры приблизительно на 15 %, по расхо­ду бетона - приблизительно на 13%.

При наличии подвесных кранов и грузов расход стали в балках увеличивается на 20—30%.

Таблица 14.2. Технико-экономические показатели двускатных балок покрытий пролетом18м при шаге 6 м и расчетной нагрузке 3,5—5,5 кН/м²

Тип балки	Масса балки, т	Класс бетона	Объем бетона, м^3	Общий расход стали на балку, кг
Двутаврового сечения с напрягаемой арматурой: стержневой	9,1	С20/25, С35/40	3,64	468…738
канатной	9,1	С25/30, С35/40	3,64	360…565
проволочной	9,1	С20/25, С35/40	3,64	359…552
Решетчатая с напрягаемой арматурой: стержневой	8,5…12.1	С25/30, С35/40	3,4…4,84	530…875
канатной	8,5…12.1	С25/30, С35/40	3,4…4,84	418…662
проволочной	8,5…12.1	С25/30, С35/40	3,4…4,84	397…644

Дата добавления: 2015-03-29