Железобетонные балки и балочные плиты

 

Балки перекрывают отверстия в сооружениях, несут нагрузку и передают ее через опоры на поддерживающие конструкции, как, например, на колонны или стены. В большинстве случаев они имеют прямоугольное сечение шириной b и толщиной h, которая также называется высотой (рис. «Железобетонная балка с вутом»). Так как балки преимущественно работают на изгиб, они должны быть выполнены так, чтобы сечение было вертикальным. Размеры поперечного сечения по сравнению с длиной балки малы. Поэтому говорят о стержнеобразных изгибных прогонах. Балки вблизи опор могут быть усилены увеличенными размерами сечения, называемыми также вутами.

Балочные плиты — это балки, которые в верхней части расширены пли­тами (рис. «Балочные плиты»). Несущая способность балочных плит основана на совместном действии балок и плит. Поэтому пли­ты и балки должны быть связаны меж­ду собой арматурой так, чтобы была обеспечена прочность на сдвиг. Тол­щина плит должна составлять мини­мум 7 см, а высота сечения балок не должна быть меньше 10 см. Балочные плиты, как правило, бетонируются за один рабочий проход. Различают од­носторонние и двухсторонние балоч­ные плиты. Ширина балки (ребра) обозначается b_w, общая толщина (вы­сота) балочной плиты обозначается h₁, а ширина плиты, которая совмес­тно работает под нагрузкой, обозна­чается Ь_eff.

За счет прочного на сдвиг соеди­нения возникающие в верхней части усилия сжатия при изгибе частично передаются на плиту. При этом полу­чается большая площадь сечения, ра­ботающая на сжатие. Это приводит к тому, что линия нулевых напряжений смещается в сторону плиты и несу­щая арматура в растянутой зоне нагружается более эффективно. Если балочные плиты выполняются как неразрез­ные балки, то плита воспринимает напряжения сжатия при изгибе только в про­летах. В районе опор плита находится в растянутой зоне, причем силы сжатия должны восприниматься только балкой с шириной сечения b_w.

Если невозмож­но устройство балочных плит с плитой сверху, то ребро может устраиваться и над плитой. При этом говорят о железобетонном прогоне сверху (рис. «Балочные плиты плитой вниз»). В слу­чае железобетонного прогона сверху плиты, как балки на двух опорах, все уси­лия воспринимаются только балкой (ребром). Если балка является многопро­летной, то в районе опор плита также участвует в работе по восприятию усилий сжатия при ширине сечения плиты Ь_eff.

Балки и балочные плиты — это конструкции, работающие преимущественно на изгиб, у которых нагрузка распределяется в продольном направлении. Арма­тура состоит в основном из продольной арматуры и хомутов. Кроме того, в высо­ких сечениях требуется также стержневая арматура.

Продольная арматура может быть растянутой, верхней стержневой и монтажной. Растянутая арматура воспринимает усилия от изгиба. Она может состоять из отдельных стержней или из пучков арматуры, суммарное сечение которых обозначается A_s. Арматурные стержни растянутой арматуры могут быть расположены не более чем в два слоя один над другим, причем минимальные расстояния между стержнями должны выдерживаться.

По форме изгиба различают прямые и отогнутые стержни. Прямые стержни воспринимают силы растяжения, а отогнутые стержни — дополнительно в местах отгибов — усилия сдвига. Стержни отгибаются в большинстве случаев под углом в 45°. В случае вы­соких балок отгибы целесообразно устраивать под углом 60°. Отогнутые стержни по возможности следует рас­полагать внутри, а в углах хомутов должны устанавливаться только пря­мые стержни.

Растянутая арматура в соответствии с распределением уси­лий может располагаться ступенчато, причем ступенчатое окончание стер­жней может быть с прямыми конца­ми стержней или с отогнутыми кон­цами стержней. При этом концы стержней должны быть заанкерены в бетоне на соответствующую длину заанкеривания. Много стержней меньшего диаметра дают лучшую ступенчатую градацию, чем меньше их количество большего диаметра.

 

Часть растянутой арматуры необходимо вести от опоры до опоры, а именно на концевых опорах — минимум одну треть всего количества растянутых стержней, а у промежуточных опор — одну четверть от всех растянутых стержней. Если для восприятия сдвиговых усилий применяются отогнутые стержни, то места отгибов должны располагаться на расстоянии от опор согласно DIN 1045 (рис. «Расположение арматуры в балках и балочных плитах»). Отогнутые стержни только тогда ра­ботают на сдвиг, когда они вблизи опор дополня­ются хомутами, расположенными на меньшем рас­стоянии, чем в пролете. Армирование ребер применяется для предотв­ращения трещинообразования на боковых поверх­ностях в балках и ребрах балочных плит высотой более 1 м. Оно состоит из продольных стержней, сечение которых должно составлять не менее 8% сечения растянутой арматуры. Стержни армирова­ния ребер могут устанавливаться на расстоянии не более 20 см.

Монтажная арматура обеспечивает связывание жесткого арматурного каркаса. Монтажные стерж­ни устанавливаются в верхних углах хомутов. При неразрезных балках монтажные стержни по воз­можности не должны стыковаться, для того чтобы они могли использоваться для опорной арматуры. Если стыки неизбежны, то места стыковки должны располагаться от концевых опор до середины про­лета и выполнены с перехлестом.

Хомуты служат преимущественно для воспри­ятия сдвиговых усилий. Хомуты охватывают сечение балки по всей ширине и высоте, обеспечивают совме­стную работу сжатой и растянутой зон и помогают избежать усадочных трещин. Кроме того, они позво­ляют изготовить жесткий арматурный каркас. Арма­тура хомутов может состоять из отдельных стержней, из арматурных сеток или из хомутовых сеток. По форме выгиба различают открытые и закрытые хо­муты. Чаще всего устанавливаются закрытые хому­ты. Хомуты могут быть выполнены, например, двухразрезными и четырехразрезными. У низких, широ­ких балок необходимо применение многоразрезных хомутов (рис. «Установка хомутов»). Хомуты могут устанавливаться вертикально или наклонно, в основном под углом 45° к оси балки. Расстояния между хомутами принима­ются по арматурным чертежам. Замыкание хомутов должно производиться по примерам изготовления, приведенным в Нормах (рис. «Замыкание хомутов»).

 

Железобетонные балки

 

Железобетонные балки выполняются как однопролетные балки, неразрез­ные (многопролетные) балки и консольные балки (рис. «Армирование неразрезной балки»). Силы растяжения при изгибе воспринимаются продольной арматурой, сдвиговые усилия воспри­нимаются вертикальными хомутами, отогнутыми стержнями или наклонными хомутами. Часто расстояния между хомутами уменьшают в направлении опор.

 

 

Арматура может изготавливаться заранее или устанавливаться отдельными стержнями в опалубку. Предварительное изготовление арматурных каркасов про­изводится в следующем порядке.

• Установка монтажных козел на соответствующем расстоянии друг от друга.
• Укладка монтажных стержней.
• Разметка расстояний между хомутами на монтажных стержнях с учетом из­меняющихся расстояний.
• Надевание хомутов и привязывание их монтажной проволокой.
• Укладка прямых и отогнутых продольных стержней.
• Привязывание стержней в местах пересечений.
• Установка нижних и боковых дистанционных прокладок.
• Проверка арматурного каркаса по чертежу.
• Обозначение каркаса позиционной маркой.

 

Постержневое изготовление каркаса в опалубке производится в порядке сле­дующих операций.

• Очистка опалубки.
• Установка дистанционных прокладок на опалубке.
• Установка хомутов и отгибание их концов.
• Установка верхних угловых стержней или монтажных стержней.
• Укладка дистанционных прокладок для нижней арматуры.
• Установка прямых и отогнутых продольных стержней.
• Укрепление боковых дистанционных прокладок.
• Выгибание открытых концов хомутов
• Устройство концевых крюков.
• Выравнивание арматуры и связывание ее в узловых точках.
• Проверка арматуры по чертежу.

Железобетонные балочные плиты

 

Армирование однопролетных балочных плит производится так же, как и в балках. При неразрезных балочных плитах около половины опорной арматуры укладывается вне ширины ребра, по обе стороны от ребра в плите. При этом следует учиты­вать, что для заанкеривания стержней получаются различные длины, так как большинство стержней в плите относятся к области связи I, а в ребрах — к области связи II. Кроме того, в районе промежу­точных опор должно быть устроено сдвиговое армирование из хомутов, а не из отогнутых продольных стержней (рис. «Защитное армирование»). Это устройство арматуры имеет то преимущество, что арматура укладывается в один слой и может быть образован промежуток для вибрирования. Высоту хомутов надо выбирать таким образом, чтобы защитный слой бетона плиты выдерживался бы и при двухслойном распо­ложении арматуры.