Балки покрытия одноэтажных промышленных зданий

Балки покрытий могут иметь пролет 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях — пролет 24 м. Очертание верх­него пояса при двускатном покрытии может быть трапе­циевидным с постоянным уклоном, ломаным или криво­линейным. Балки односкатного покры­тия выполняют с параллельными поясами или ломаным нижним поясом, плоского покрытия — с параллельными поясами. Шаг балок покрытий —6 или 12 м.

Наиболее экономичное поперечное сечение балок по­крытий— двутавровое со стенкой, толщину которой (60... 100 мм) устанавливают 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/. Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяют 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 — 250... 300 мм.

Двускатные балки выполняют из бетона класса В25... В40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой. 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 для 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).

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. 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. 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.

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 hon = l/24, а на расстоянии от опоры

Если принять рабочую высоту сечения балки h₀ = βh_х, изгибающий момент при равномерно распреде­ленной нагрузке

то площадь сечения продольной арматуры

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

Отсюда, полагая, что ζβ — величина постоянная и диф­ференцируя, получают

Из решения квадратного уравнения находят 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 можно выбрать оптимальный вариант 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.

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 %.

Нагрузка от плиты на балки передается по грузовым площадям в виде- треугольников или трапеций (рис. 11.31, а, б).

Рис. 11.31. Расчетные схемы и армирование балок ребристых пере­крытий с плитами, опертыми по контуру

а — нагрузка от плиты по грузовым площадям в виде треугольников и трапе­ций; б — распределение нагрузки по биссектрисам углов панели; в — армиро­вание балок

Для определения этой нагрузки проводят биссектри­сы углов панели до их пересечения (см. рис. 11.31,6). Произведение нагрузки g+v (на 1 м²) на соответствую­щую грузовую площадь даст полную нагрузку на пролет балки, загруженной с двух сторон панелями: для балки пролетом

для балки пролетом

В свободно лежащей балке изгибающие моменты от такой нагрузки соответственно

Кроме того, следует учесть равномерно распределен­ную нагрузку q_b, от собственного веса балки и части пе­рекрытия с временной нагрузкой на ней, определяемой по грузовой полосе, равной ширине балки Ь.

Расчетный пролет балок принимают равным расстоя­нию в свету между колоннами или расстоянию от оси опоры на стене (при свободном опирании) до грани пер­вой колонны. Для упрощения принимают расчетный про­лет балки равным пролету в свету между ребрами (с не­которой погрешностью в сторону увеличения расчетного пролета балки).

Изгибающие моменты с учетом перераспределения со­ставляют: в первом пролете и на первой промежуточной опоре

в средних пролетах и на средних опорах в средних пролетах и на средних опорах

где М_о определяют по формулам (11.41) и (11.42).

В трехпролетной балке момент в среднем пролете сле­дует принимать не менее момента защемленной балки

Порядок подбора сечения и принцип армирования балки такие же, как главной балки ребристого перекры­тия с балочными плитами. На опорах балки армируют седловидными каркасами (рис. 11.31, в), что позволяет осуществить независимое армирование в пересечениях на колоннах.

5. Конструирование и расчёт балок покрытия.

Нагрузка от плиты на балки передается по грузовым площадям в виде- треугольников или трапеций (рис. 11.31, а, б).

Рис. 11.31. Расчетные схемы и армирование балок ребристых пере­крытий с плитами, опертыми по контуру

а — нагрузка от плиты по грузовым площадям в виде треугольников и трапе­ций; б — распределение нагрузки по биссектрисам углов панели; в — армиро­вание балок

Для определения этой нагрузки проводят биссектри­сы углов панели до их пересечения (см. рис. 11.31,6). Произведение нагрузки g+v (на 1 м²) на соответствую­щую грузовую площадь даст полную нагрузку на пролет балки, загруженной с двух сторон панелями: для балки пролетом

для балки пролетом

В свободно лежащей балке изгибающие моменты от такой нагрузки соответственно

Кроме того, следует учесть равномерно распределен­ную нагрузку q_b, от собственного веса балки и части пе­рекрытия с временной нагрузкой на ней, определяемой по грузовой полосе, равной ширине балки Ь.

Расчетный пролет балок принимают равным расстоя­нию в свету между колоннами или расстоянию от оси опоры на стене (при свободном опирании) до грани пер­вой колонны. Для упрощения принимают расчетный про­лет балки равным пролету в свету между ребрами (с не­которой погрешностью в сторону увеличения расчетного пролета балки).

Изгибающие моменты с учетом перераспределения со­ставляют: в первом пролете и на первой промежуточной опоре

в средних пролетах и на средних опорах в средних пролетах и на средних опорах

где М_о определяют по формулам (11.41) и (11.42).

В трехпролетной балке момент в среднем пролете сле­дует принимать не менее момента защемленной балки

Порядок подбора сечения и принцип армирования балки такие же, как главной балки ребристого перекры­тия с балочными плитами. На опорах балки армируют седловидными каркасами (рис. 11.31, в), что позволяет осуществить независимое армирование в пересечениях на колоннах.