Балки железобетонные

Рис.1. Сборные железобетонные балки
покрытий одноэтажных производственных (а-д)
и перекрытие (е) многоэтажных каркасных зданий

Балки железобетонные выполняются в виде сборных, монолитных и сборно-монолитных конструкций применяюемых в качестве шпал железнодорожных и трамвайных путей, фундаментных балок под наружные и внутренние стены, обвязочных балок и перемычек над проемами в стенах, подкрановых балок, стропильных и подстропильных балок в покрытиях одноэтажных зданий, ригелей в перекрытиях и покрытиях многоэтажных зданий и пр.

Балки сборных конструкций выполняются, как правило, прямоугольного сечения. В перекрытиях и покрытиях наряду с прямоугольными сечениями применяются балки таврового, с полкой понизу или поверху, и двутаврового поперечного сечения (Рис.1). Полки поверху устраиваются для усиления сжатой зоны балки и для осуществления опирания плит на балку поверху. Полки понизу устраиваются для размещения арматуры в растянутой зоне балки и для осуществления опирания плит на балку в пределах ее высоты. По длине сборные балки имеют постоянное или переменное поперечное сечение с переменными шириной и высотой. В балках с переменной шириной предусматривается увеличение ширины сечения у опоры для восприятия больших значений поперечных сил. В балках с переменной высотой предусматривается увеличение высоты сечения к середине пролета (балка с наклонной сжатой или наклонной растянутой гранью) для восприятия больших значений изгибающих моментов. Опирание сборных балок осуществляется по нижней грани (Рис.1, а-д) или в пределах высоты балки с помощью подрезки (Рис.1, е), на опорах, расположенных на одном или на разных уровнях. Сборные балки имеют в торцах металлические закладные детали для объединения с опорными конструкциями с помощью сварки или болтов.

Балки монолитных конструкций осуществляются в составе монолитных рам и монолитных перекрытий. Монолитные балки имеют, как правило, прямоугольное сечение, а совместно с примыкающим монолитно связанным участком плиты в монолитных перекрытиях образуют тавровое рабочее сечение.

Балки сборно-монолитных конструкций образуются в составе сборно-монолитных перекрытий из сборных балочных элементов и монолитного железобетона, располагаемого над сборным элементом, из сборных балочных элементов, располагаемых между монолитными плитами, или из монолитного бетона, располагающегося между сборными плитами.

Балки обычно выполняются из тяжелого бетона. Армирование балок осуществляется обычной (ненапрягаемой) и напрягаемой арматурой (предварительно напряженные балки). В балках предусматривается обычная или напрягаемая продольная арматура, располагаемая в растянутой, а в необходимых случаях и в сжатой зоне, служащая для восприятия изгибающих моментов, и поперечная ненапрягаемая арматура (рабочая или конструктивная), служащая для восприятия поперечных сил. Продольная и поперечная ненапрягаемая арматура соединяется в сварные или вязаные, плоские и пространственные каркасы. В балках применяется также отогнутая арматура, обычная и напрягаемая, служащая для восприятия изгибающих моментов и поперечных сил. Крутящие моменты воспринимаются продольной, поперечной и отогнутой арматурой.

Железобетонные балки обычно находятся под воздействием поперечной нагрузки, сосредоточенной и распределенной по длине, приложенной в плоскости оси симметрии поперечного сечения, под наклоном либо эксцентрично к этой плоскости, в результате чего балка испытывает воздействие изгиба, косого изгиба, кручения и среза, приводящих к образованию нормальных, наклонных и пространственных трещин.

В ригелях зданий связевой системы действуют существенные до 100 кН продольные растягивающие усилия от ветровых нагрузок, которые необходимо обязательно учитывать при расчете подрезок опорных зон ригелей.

По характеру своей работы под нагрузкой железобетонная балка может быть представлена в виде системы блоков, разделенных нормальными, наклонными и пространственными трещинами и связанных сжатой зоной бетона, продольной и поперечной растянутой арматурой, пересекающей эти трещины; или в виде системы полос, продольных из сжатого бетона и растянутой продольной арматуры и наклонных из сжатого бетона и растянутой поперечной арматуры, располагаемых по длине балки.

Расчет балок производится по модели сечений нормальных, наклонных и пространственных, на действие изгибающих и крутящих моментов, поперечных и продольных сил или по каркасно-стержневой модели, одноосной, плоской и пространственной.

Особый класс железобетонных балочных конструкций переставляет короткие балки (короткие консоли), у которых высота соизмерима с пролетом (вылетом для консолей). Короткие балочные элементы (балки-стенки) по характеру своей работы можно представить в виде системы продольных сжатых и растянутых полос и наклонных сжатых полос, располагающихся между грузом и опорой.

Армирование коротких балочных элементов осуществляется в виде продольной растянутой арматуры и арматуры, распределенной по высоте короткого элемента и расположенной поперек наклонной сжатой полосы, а также сосредоточенной арматуры, расположенной вдоль наклонной сжатой полосы.

Наиболее сложными в конструктивном и расчетном отношении короткими консолями являются зоны подрезок напрягаемых ригелей таврового сечения с нижней полкой (Рис.1, е), для армирования которых применяется несколько конструктивных вариантов с различным соотношением наклонной, продольной и вертикальной арматуры.

Расчет коротких железобетонных элементов осуществляется по каркасно-стержневой модели или модели сечений.