Жби балки: Железобетонные балки перекрытия: ГОСТ, размеры, особенности

Железобетонные балки перекрытия: виды и применение

Железобетонные балки – это конструкции из бетона с железным армированием внутри, выполненные в формате длинных прямоугольников и предназначенные для повышения уровня прочности конструкции, всего здания. Обычно балки производят в заводских условиях, потом с использованием спецтехники доставляют на объект, где монтируют быстро и просто благодаря наличию специальных крепежных элементов.

Бетонная балка с армированием используется при строительстве производственных и жилых сооружений, разных конструкций для восприятия больших усилий, чаще всего связанных с изгибом. Балка ЖБИ дает возможность компенсировать высокие значения изгибающих моментов, гарантируя пропорциональное распределение усилий, длительный срок службы и надежность любой конструкции.

Часто балки используют при возведении фундамента под внутренними и капитальными стенами, в процессе формирования перемычек перекрытий, в процессе прокладки путей сообщения для трамваев, железнодорожного транспорта.

Балки бетонные со стальными стержнями внутри производятся в стандартных размерах, конструкции, установленных по нормативам. Все виды балок изготавливают из тяжелых бетонов, с обязательным упрочнением арматурным каркасом. Предварительно напряженная арматура, залитая в бетонный раствор марок М300-М500 обеспечивает повышенную устойчивость изделий, делающих возможной компенсацию изгибающих моментов и поперечных усилий.

ЖБ балки обладают такими преимуществами:

• Повышенный уровень прочности
• Стойкость к высоким температурам, открытому огню
• Стойкость к повышенному уровню влажности, коррозии
• Ускоренный и упрощенный монтаж
• Стойкость к изгибающим моментам, вибрационным нагрузкам
• Практичность и облегчение проектирования конструкций

Из недостатков балок ЖБИ стоит упомянуть лишь такие, как: высокая масса и необходимость привлекать спецтехнику для выполнения работ, высокий уровень теплопроводности (если сравнивать с деревом, к примеру), немалая стоимость.

Содержание

• 1 Где используются
• 2 Предъявляемые требования к балкам
• 3 Виды
• 4 Маркировка и размеры
• 5 Изготовление балок
• 6 Рекомендации по выбору
• 7 Монтаж и установка

Где используются

Железобетонные балки перекрытия используются на разных этапах строительства различных объектов, применяются в транспортной сфере и других, в процессе решения разнообразных задач.

Сфера применения ЖБ балок:

• Создание надежной опорной поверхности в процессе строительства стен
• Возведение опорного каркаса для перекрытия/кровли
• Строительство объектов крупнопанельных проектов, производственной сферы
• Формирование перемычек в зонах дверных/оконных проемов
• Устройство подкрановых путей, эстакад, мостов, разного типа подъездных дорог, аэропортов
• Прокладка магистралей сообщения для ж/д составов, трамваев

Железобетонная балка перекрытия используется повсеместно – там, где необходимо обеспечить высокую прочность и надежность конструкции, долговечность и стойкость к любым негативным факторам, высокую скорость монтажа.

Предъявляемые требования к балкам

Современные ЖБИ балки отличаются по типу, форме, размеру, для каждого вида конструкции выставляются свои требования и нормативы.

Самые популярные сегодня балки – фундаментные и стропильные. Стропильная балка используется в строительстве крыши, фундаментная – основания. Абсолютно все виды ЖБ балок отличаются общими характеристиками (стойкость, прочность, долговечность, простота монтажа, надежность и т.д.).

Основные требования к балке ЖБ:

• Прочность – зависит от места использования балки и ее типа: для чердачных конструкций и разного типа жилых помещений установлены предельные нагрузки в 105 кг/м2, для межэтажных перекрытий и формирования цокольных этажей показатель равен 210 кг/м2.
• Жесткость – для чердачных конструкций показатель равен 1 к 200, для межэтажных перекрытий – 1 к 250.
• Тепло- и звукоизоляция – бетонная балка перекрытия должна обеспечивать соответствующие по требованиям к помещению (указываются в нормативных документах) параметры. Для повышения теплоизоляционных характеристик предполагается подбор типа заполнителя проемов между балками и обшивка самого элемента.

Все требования прописаны в ГОСТ 13015-2012. Периодические испытания железобетонных изделий по жесткости, прочности, стойкости к трещинам нагружением по ГОСТ 8829 проводятся до начала производства продукции в каждом случае внесения конструктивных изменений либо при усовершенствовании технологии производства.

Виды

ЖБ балки перекрытия классифицируют по нескольким основным параметрам: ширина пролета, тип сооружения, шаг колонны. Также в расчет берут размер, конфигурацию, различные особенности конструкции. Так, по форме балки могут быть прямоугольными (стандарт), трапециевидными, тавровыми, двутавровыми, полыми.

Классификация балок по способу производства:

• Сборные железобетонные, которые производят в условиях завода – у них прямоугольное или тавровое сечение.
• Бетонные, которые отливаются непосредственно на объекте – обычно их используют для укрепления монолитных конструкций.
• Монолитно-сборные балки из бетона – сочетают оба метода.

По типу конструкции весь спектр изделий ЖБИ принято делить на: односкатные, обычные или решетчатые двускатные, стропильные с находящимися параллельно рельсовыми креплениями (они нужны для фиксации спецоборудования).

Сборные ЖБИ могут быть криволинейными либо ломаными. Применяются в создании надежных и прочных пролетов (где предполагаются большие нагрузки) – в цехах с крановой спецтехникой, складских помещениях, промышленных предприятиях и т.д.

Бетонные балки перекрытия по сфере применения:

• Обвязочные – для создания перемычек проемов между монолитами стен
• Двутавровые – применяются в строительстве разного типа крупнопанельных, промышленных зданий, так как гарантируют повышенный уровень прочности (и стоимость их высока)
• Решетчатые – для создания эстакад
• Подкрановые – для балансировки функционирования подъемных кранов
• Фундаментные – для формирования качественного сплошного основания
• Стропильные – из них делают кровлю зданий с одним этажом

Сегодня наибольшей популярностью пользуются такие разновидности (виды конструкций): тавровые, межэтажные (обычно прямоугольные) балки, которые равномерно распределяют на плиты перекрытий нагрузки, сохраняя их ровными. Тавровые бетонные конструкции используются в создании скатной/плоской кровли, гарантируют практичность, долговечность, надежность строения.

Маркировка и размеры

Все железобетонные балки маркируются по стандартам. Буквы обозначают типоразмер: железобетонные стропильные балки с находящимися параллельно поясами обозначаются буквосочетанием БСП, железобетонные балки стропильные односкатные обозначаются как БСО, двускатные – БСД. БП – это подстропильные балки.

Кроме букв, в маркировке также используют цифры. Стандартная маркировка предполагает обозначение, реализованное в трех группах букв и цифр. Обозначаются тип (буква), размер, перекрываемый пролет (указывается в метрах арабскими цифрами).

Также маркировка включает информацию про идентификацию категории в соответствии с несущей способностью, классом прутьев для армирования, марки бетона. Дополнительные характеристики (серия, особенности применения, нюансы конструкции и т.д.) также указываются.

Вне зависимости от сферы применения железобетонных балок, габариты, размеры обозначаются в трех параметрах. Расчет железобетонной балки осуществляется с использованием каждого из них.

Размеры и габариты балки – обозначение:

• Длина (L) – параметр должен превышать длину пролета на 40 сантиметров и выступать за края опорных частей минимум по 20 сантиметров на несущие стеновые конструкции.
• Высота (Н) – величина равна минимум 5% длины или составляет 1/20 ее часть.
• Ширина (В) – данный параметр соотносится с высотой в пропорции 5:7.

Изготовление балок

Бетонная балка перекрытия – изделие, которое проще всего заказать уже готовым с завода. Но бывают случаи, когда появляется необходимость сделать балки самостоятельно – так, если доставить их в Москву с ближайшего завода несложно, то в дальние регионы порой доставка обходится слишком дорого.

Для производства железобетонных балок необходимо тщательно выполнить расчеты, составить чертежи. Сам процесс сравнительно несложный, но требует обязательного соблюдения технологии.

Процесс производства железобетонной балки:

• Создание опалубки из фанеры 1-2 сантиметра или деревянных досок толщиной 2.5-4 сантиметра. Опалубка выполняется того размера, который определен для балок. Внутренняя часть конструкции обклеивается пленкой.
• Армирование из 4 цельных стальных прутьев диаметра 12-14 миллиметра. В случае выполнения сопряжения обязателен нахлест в 80 сантиметров и обвязка этого места проволокой. Арматура располагается таким образом, чтобы со всех сторон ее окружал слой бетона толщиной минимум 5 сантиметров (обычно используют фиксаторы из пластика).
• Заливка опалубки бетонной семью марки минимум М300 – в один прием, беспрерывно. После заливки изделие накрывается гидроизоляционным материалом. При реализации работ в жаркую пору бетон поливают водой каждые сутки, созревает конструкция около 2 недель.

Таким образом можно изготовить балки любой конфигурации, размера – под любые типы перекрытий, для выполнения кровли, фундамента, создания пола, дверных или оконных проемов и т.д.

Рекомендации по выбору

При выборе железобетонных балок необходимо ориентироваться на основные свойства и характеристики, нужные параметры. Среди основных обычно учитывают такие: паро/гидро/звукоизоляция, теплозащита, огнестойкость. Что касается размера и габаритов, то тут тоже важно определиться с главными показателями.

Конструкция ЖБИ должна максимально отвечать требованиям в соответствии с конструкцией элемента/сооружения. Так, для каркаса стен на фундамент столбчатого типа вес сплошного перекрытия по железобетонным балкам будет огромен. В то же время, пустотелые балки в сплошном доме не станут гарантией нужного уровня безопасности здания.

В процессе монтажа конструкции обязательно точно просчитывают все сжатые и растянутые зоны, влияющие на прочность железобетона.

В процессе сооружения межэтажной плиты арматура в ЖБ балках должна находиться именно в зонах растяжения. Это даст нужный уровень надежности.

Монтаж и установка

Все работы с железобетонными балками выполняются сравнительно несложно. Их нужно уметь точно фиксировать, понимая особенности сооружения. В первую очередь, до установки выполняют подготовку – все осевые рейки покрывают краской, детали зачищают.

Обычно железобетонные балки устанавливают краном, поднимая их за предусмотренные при отливке монтажные петли, крепящиеся к стропам с двух сторон (с каждой по 2 крепежа). Размер строп зависит от длины самой балки.

Монтаж двутавровой балки осуществляется с транспортного средства: балка поднимается благодаря траверсным крюкам, поддерживается оттяжками (чтобы не ударить о колонну тяжелой конструкцией), при необходимости выравнивается домкратом.

Железобетонные подкрановые балки монтируются на подготовленные специальные прокладки, крепятся болтами. Потом выполняется геодезическая выверка и конструкцию фиксируют окончательно.

При условии правильного выбора на основе верных расчетов и качественного монтажа железобетонные балки способны обеспечить необходимые прочностные характеристики конструкции, гарантируя ей долговечность и надежность.

Балки, фермы | ЖБИ-1

Балки железобетонные предварительно напряженные пролетом 12м для покрытий зданий с плоской и скатной кровлей

Расшифровка марки изделия 1БСП12-2К7:
1 — порядковый номер типоразмера балки по опалубке;
БСП — балка стропильная с параллельными поясами;
12 — размер пролета в м;
2 — порядковый номер балки по несущей способности;
К7 — класс напрягаемой арматуры.

Балки стропильные железобетонные для покрытий зданий с пролетами 6 и 9 м.

Расшифровка марки изделия БСП9.2-1АIII:
БСП — балка стропильная с параллельными поясами;
9 — координационная длина балки, 9м;
2 — тип поперечного сечения балки: 1 — тавровое, 2 — двутавровое;
1 — порядковый номер балки по несущей способности;
АIII — класс рабочей продольной арматуры.

Обозначение документа	Марка изделия	Размеры, мм			Класс/ Марка бетона	Объем, м3	Масса, т
		Длина, L	Ширина, a	Высота, h
Серия 1.462.1 — 10/93 в.1	БСП9.2-1АIII	8960	220	890	В20/250	1,1	2,8
	БСП9.2-2АIII
	БСП9.2-3АIII
	БСП9.2-4АIII				В25/350
	БСП9.2-5АIII
	БСП9.2-7АIII				В30/400
	БСП9.2-8АIII
	БСП9.2-9АIII				В35/450
	БСП6.1-1АIII	5980	200	590	В20/250	0,45	1,2
	БСП6. 1-2АIII
	БСП6.1-4АIII
	БСП6.1-5АIII				В25/350
	БСП6.1-6АIII
	БСП6.1-7АIII
	БСП6.1-8АIII				В30/400
	БСП6.1-9АIII
	БСП6.1-10АIII				В40/500

Балки обвязочные железобетонные для зданий промышленных предприятий

Расшифровка марки изделия БОП25-1т:
БОП — балка обвязочная прямоугольного сечения; БОВ — балка обвязочная с консольным выступом;
25 — ширина балки в см;
1 — порядковый номер балки по несущей способности;
т — вид бетона, тяжелый.

Конструкция прямоугольной железобетонной балки

🕑 Время чтения: 1 минута

Железобетонные балки — это элементы конструкции, предназначенные для восприятия поперечных внешних нагрузок. Нагрузки вызывают изгибающий момент, силы сдвига и, в некоторых случаях, кручение по всей длине.
Кроме того, бетон прочен на сжатие и очень слаб на растяжение. Таким образом, стальная арматура использовалась для восприятия растягивающих напряжений в железобетонных балках.
Кроме того, балки поддерживают нагрузки от перекрытий, других балок, стен и колонн. Они передают нагрузки на поддерживающие их колонны.
Кроме того, балки могут быть просто поддерживаемыми, сплошными или консольными. они могут иметь прямоугольное, квадратное, Т-образное и Г-образное сечение.
Балки могут быть одинарными или двойными. Последние используются, если глубина луча ограничена.
Наконец, в этой статье будет представлена ​​конструкция прямоугольной железобетонной балки.

Содержание:

• Руководства по проектированию
  • Глубина луча (H)
  • Ширина луча (B)
  • Стальная арматура
  • Расса
  • Первый подход будет представлен ниже.
    Прежде чем приступить к проектированию железобетонной балки, необходимо сделать определенные предположения. эти руководящие принципы предоставляются определенными кодексами и исследователями.
    Следует знать, что опыт проектировщика играет существенную роль в принятии этих предположений.

    Глубина луча (h)

    Не существует единой процедуры расчета общей глубины балки (h) для проектирования. Тем не менее, можно следовать определенным рекомендациям для расчета глубины луча, чтобы можно было удовлетворить требования к отклонению.

    • ACI 318-11 предоставляет рекомендуемую минимальную толщину для ненапряженных балок, если не рассчитываются прогибы. т
    • Канадская ассоциация стандартов (CSA) предоставляет аналогичную таблицу, за исключением того, что один непрерывный конец равен 1/18.

    Таблица 1 Минимальная толщина ненапряженных балок, если не рассчитываются прогибы

    Минимальная толщина, ч
    Просто поддерживается	Один конец сплошной	Оба конца сплошные	Консоль
    Элементы, не поддерживающие или не прикрепленные к перегородкам или другим конструкциям, которые могут быть повреждены при больших прогибах
    л/16	л/18,5	л/21	л/8
    Примечания: Приведенные значения должны использоваться непосредственно для элементов из бетона нормальной массы и арматуры марки 420. Для других условий значения изменены следующим образом: а) Для легкого бетона с равновесной плотностью ( wc) в диапазоне от 1440 до 1840 кг/м3 значения умножаются на (1,65 – 0,0003 wc ) , но не менее 1,09. b) Для fy , отличного от 420 МПа, значения умножаются на 9.0033 (0,4 + ф.у. /700) .

    • Глубина балки также может быть оценена по соотношению пролет/глубина. IS 456 2000 обеспечивает отношение пролета к глубине для управления отклонением балки, как указано в таблице 2.

    Таблица 2. Соотношение пролёта к высоте в зависимости от пролёта и типа балок, IS 456 2000

    Пролет балки	Тип балки	Отношение размах/глубина
    До 10 м	Просто поддерживается	20
    	Консоль	7
    	Непрерывный	26
    Более 10 м	Просто поддерживается	20*10/пролет
    	Консоль	—
    	Непрерывный	26*10/пролет

    Ширина луча (b)

    Отношение глубины луча к его ширине рекомендуется составлять от 1,5 до 2, причем наиболее часто используется верхняя граница 2. Расположение арматуры является одним из основных факторов, определяющих ширину балки.
    Таким образом, при оценке ширины луча необходимо учитывать минимальное расстояние между стержнями. Ширина балки должна быть равна или меньше размера колонны, поддерживающей балку.

    Стальная арматура

    ACI 318-11 обеспечивает минимальный и максимальный коэффициент усиления. Коэффициент армирования является показателем количества стали в поперечном сечении.
    Таким образом, любые значения в этом диапазоне могут быть использованы для проектирования балки. Тем не менее, выбор зависит от требований к пластичности, конструкции и экономических соображений.
    наконец, рекомендуется использовать 0,6*максимальный коэффициент армирования.
    Арматурный стержень размеров
    Как правило, рекомендуется избегать использования стержней больших размеров для балок. Это связано с тем, что такие стержни вызывают растрескивание при изгибе и требуют большей длины для развития их прочности.
    Тем не менее, стоимость размещения большого размера стержня меньше, чем стоимость установки большого количества стержней малого размера.
    Кроме того, обычные размеры стержней для балок варьируются от № 10 до № 36 (единица СИ) или от № 3 до № 10 (обычная единица США), а два стержня большего диаметра № 43 (№ 14) и № .57 (№ 18) используются для колонн.

    Кроме того, можно смешивать стержни разного диаметра, чтобы более точно соответствовать требованиям к площади стали.
    Наконец, максимальное количество стержней, которые можно установить в балку заданной ширины, определяется диаметром стержня, минимальным расстоянием между ними, максимальным размером заполнителя, диаметром хомута и требованиями к бетонному покрытию.

    Расстояние между стержнями

    ACI 318-11 определяет минимальное расстояние между стержнями, равное диаметру стержня или 25 мм. Это минимальное расстояние должно поддерживаться, чтобы гарантировать правильное размещение бетона вокруг стальных стержней.
    Кроме того, для предотвращения образования воздушных карманов под арматурой и обеспечения хорошего контакта между бетоном и стержнями для достижения удовлетворительного сцепления.
    Если в балку укладывают два слоя стальных стержней, то расстояние между ними должно быть не менее 25 мм.

    Защита бетона для арматуры

    проектировщик должен поддерживать минимальную толщину или бетонное покрытие за пределами самой внешней стали, чтобы обеспечить сталь адекватной защитой бетона от огня и коррозии.
    В соответствии с кодом ACI 7.7, бетонное покрытие толщиной 40 мм для залитых на месте балок, не подверженных непосредственному воздействию земли или погодных условий.
    Покрытие толщиной не менее 50 мм, если бетонная поверхность подвергается воздействию погодных условий или соприкасается с ней.
    Для упрощения конструкции и, как следствие, снижения затрат габаритные размеры балок b и h округлены почти до ближайших 25 мм.

    Процедура проектирования прямоугольной железобетонной балки

    Расчет бетонной балки включает расчет размеров поперечного сечения и площади армирования для сопротивления приложенным нагрузкам.
    Существует два подхода к проектированию балок.
    Во-первых, начните проектирование с выбора глубины и ширины балки, а затем рассчитайте площадь армирования.
    Во-вторых, предположим площадь армирования, затем рассчитаем размеры поперечного сечения.

    Первый подход будет представлен ниже

    Для расчета железобетонной балки прямоугольного сечения используется следующая методика:

    • Сначала выберите эффективную глубину луча (d) и ширину (b). Эффективная глубина может быть рассчитана с использованием глубины луча (h).
    • Затем рассчитайте требуемый коэффициент сопротивления изгибу, предположим ?=0,9
    • После этого найдите коэффициент армирования, соответствующий рассчитанному выше вычислению сопротивления изгибу,
    • Коэффициент армирования должен быть меньше максимального коэффициента армирования и больше минимального коэффициента армирования.
    • Минимальный коэффициент армирования,
    • Максимальный коэффициент усиления
    • Можно использовать любой коэффициент армирования, но последний обеспечит деформацию стали не менее 0,005.
    • После этого вычислить область усиления,
    • Затем найдите количество стержней, разделив площадь армирования на площадь одного стержня.
    • Наконец, проверьте, можно ли разместить стержень в пределах выбранной ширины поперечного сечения,
    • Значение S должно быть не менее 25 мм, что является минимальным требуемым расстоянием между соседними стержнями.

    Где:
    R: коэффициент сопротивления изгибу
    p: коэффициент усиления
    Mu: факторизованный момент нагрузки
    : коэффициент снижения прочности
    b: ширина поперечного сечения
    d: эффективная глубина поперечного сечения балки от вершины балки до центра армирующего слоя.
    fc’: прочность бетона на сжатие
    fy: предел текучести стальных стержней
    p_u: предельная деформация бетона, равная 0,003 по коду ACI и 0,0035 по EC.
    p_0,004: коэффициент армирования при деформации стали, равный 0,004
    p_0,005: коэффициент армирования при деформации стали, равный 0,005
    Как: площадь армирования
    S: расстояние между соседними стержнями
    n: количество баров в одном слое

    Расчет прямоугольной балки на сдвиг

    Расчет на сдвиг включает оценку расстояния между хомутами для поддержки предельного сдвига. Обычно часть бетона сопротивляется сдвигающей силе, а та часть, которая не поддерживается бетоном, удерживается поперечной арматурой.

    • Во-первых, вычислите предельную силу сдвига на расстоянии d, которое является глубиной поперечного сечения. Существуют исключения, в которых сдвиг на поверхности опоры должен использоваться для расчета на сдвиг. Например, когда нагрузки приложены к нижней части балки.
    • Во-вторых, оцените расчетную прочность бетона на сдвиг,
    • Армирование на сдвиг не требуется, если Vu< 0,5Vc.
    • Если 0,5Vc>Vu< Vc , то предусмотрите только арматуру с минимальным сдвигом.
    • Обеспечьте поперечную арматуру, когда Vu> Vc.
    • В-третьих, выберите пробную область стальной стенки на основе стандартных размеров хомутов в диапазоне от № 10 до № 16.
    • Умножьте площадь поперечной арматуры на количество опор хомутов, чтобы вычислить площадь поперечной арматуры.
    • В-четвертых, найдите расстояние для хомута для вертикального и наклонного хомута соответственно, используя уравнения 12 и 13.
    • Не размещайте вертикальные хомуты ближе 100 мм. Поэтому размер стремян следует выбирать так, чтобы расстояние между ними было меньше.
    • Равномерно распределите хомуты по короткопролетным балкам.
    • Однако для длинных пролетов более экономично вычислять расстояние, необходимое для нескольких секций. И поместите стремена соответственно в группы с различным интервалом. 90,5bwd, то это максимальное расстояние должно быть уменьшено вдвое.
    • Наконец, начертите расчетную балку с продольной и поперечной арматурой.

    Усиление железобетонных балок, подвергающихся воздействию сосредоточенных нагрузок, с использованием волокнистых композитных материалов с наружным связыванием

    . 2022 21 марта; 15 (6): 2328.

    дои: 10.3390/ma15062328.

    Паоло Форабоски
    ¹
    

    принадлежность
    

    • ¹ Dipartimento di Culture del Progetto, Università IUAV di Venezia, 30135 Венеция, Италия.

    • PMID:

      35329780

    • PMCID:

      PMC8948788

    • DOI:

      10.3390/ma15062328

    Бесплатная статья ЧВК

    Паоло Форабоски.

    Материалы (Базель).

    2022 .

    Бесплатная статья ЧВК

    . 2022 21 марта; 15 (6): 2328.

    дои: 10.3390/ma15062328.

    Автор
    

    Паоло Форабоски
    ¹
    

    принадлежность
    

    • ¹ Dipartimento di Culture del Progetto, Università IUAV di Venezia, 30135 Венеция, Италия.

    • PMID:

      35329780

    • PMCID:

      PMC8948788

    • DOI:

      10.3390/ma15062328

    Абстрактный

    Ремонт, реставрация, реконструкция, реконструкция и модернизация зданий часто предполагают приложение сил (т. е. сосредоточенных нагрузок) к балкам, которые раньше подвергались только распределенным нагрузкам. В случае железобетонных конструкций новое условие приводит к тому, что балка несет сосредоточенную нагрузку с рисунком трещин, возникшим в результате распределенных нагрузок, которые действовали ранее. Если сосредоточенная нагрузка приложена в середине пролета балки или рядом с ней, новое требование к сдвигу достигает максимума там, где трещины вертикальные или квазивертикальные, и где наклонные стержни не являются обычным явлением в соответствии с какими-либо стандартами. Таким образом, фактическая способность к сдвигу может быть значительно ниже, чем новый спрос на сдвиг из-за сосредоточенной нагрузки. В этой статье основное внимание уделяется железобетонным балкам, распределение нагрузки которых должно быть изменено с распределенной на сосредоточенную, и представлен метод проектирования для доведения несущей способности балки к сдвигу в соответствии с новыми требованиями. Метод заключается в нанесении волокнистых композитов (армированных волокном полимеров или армированного волокном цементного материала) с волокнами, прикрепленными под углом 45° к стенке балки. Этот вид внешнего армирования должен соответствовать некоторым практическим мерам, которые также представлены. В статье также представлена ​​аналитическая модель, предсказывающая сосредоточенную несущую способность балки в усиленном состоянии. Модель учитывает вертикальность трещины, которая сводит на нет вклад стальных хомутов, совокупной блокировки и действия штифта, а также эффективную длину связи каждого волокна, которая зависит от расстояния между концами волокна и трещиной, которую оно пересекает.

    
    Ключевые слова:
    

    реконструкция здания; сосредоточенные нагрузки; внешнее армирование полотна; способность к сдвигу; боковая арматура; вертикальная бетонная консоль; вертикальные трещины.

    Заявление о конфликте интересов
    

    Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

    Цифры
    

    Рисунок 1

    Ж/б балка с вертикальными трещинами…

    Рисунок 1

    Ж/б балка с вертикальными трещинами вокруг середины пролета, которые распространяются вдоль…

    
    фигура 1
    

    Ж/б балка с вертикальными трещинами вокруг середины пролета, которые распространяются по длине γ на расстоянии α. На верхней диаграмме показано состояние нагрузки, которое действовало в прошлом и привело к растрескиванию балки. На нижней диаграмме показана неусиленная балка, подвергнутая новому условию нагружения, т. е. усилию P в точке k , абсцисса которой равна β L (балка не выдержала такой силы). На рисунке также показаны пролет L , глубина t бетонного покрытия, глубина трещины ξ’ и эффективная глубина трещины ξ. Отказ продиктован затененной консолью.

    Рисунок 2

    Бетонная консоль, определяющая…

    Рисунок 2

    Бетонная консоль, определяющая грузоподъемность железобетонной балки. ( и ):…

    
    фигура 2
    

    Бетонная консоль, определяющая грузоподъемность железобетонной балки. ( a ): балка без внешней арматуры. ( b ): балка с боковой арматурой из стеклопластика, волокна которой расположены под углом ±45° (знак угла зависит от того, к какой из двух сторон стенки приклеиваются волокна).

    Рисунок 3

    Внешняя арматура, усиливающая…

    Рисунок 3

    Внешняя арматура, укрепляющая железобетонную балку, подвергающуюся сосредоточенной нагрузке:…

    
    Рисунок 3
    

    Внешняя арматура, укрепляющая железобетонную балку, подверженную сосредоточенной нагрузке: тканевые листы, состоящие из однонаправленных волокон под углом +45° к оси балки, где поперечная сила положительна, и под углом -45°, где поперечная сила отрицательно.

    Рисунок 4

    Неисправная бетонная консоль (…

    Рисунок 4

    Неисправная бетонная консоль (средний пролет балки справа…

    
    Рисунок 4
    

    Неисправная бетонная консоль (средний пролет балки показан справа на рисунке). Слева: профиль деформации внешней арматуры на двух участках с трещинами, определяющих боковые стороны (границы) бетонной консоли. Деформация является линейной, начиная с нуля на нейтральной оси до εFd в правой трещине и до  εF-max′< εFd в левой трещине. Внешняя арматура, приклеенная к бетонному покрытию (которое затемнено), не передает напряжения. Справа: силы, передаваемые от продольных стальных стержней (армирование на изгиб) и от боковой арматуры (волокна расположены под углом 45°) к бетонной консоли. Последние силы заключаются в сопротивлении, уменьшающем действие первых сил.

    Рисунок 5

    Доля μ от μ’, которая…

    Рисунок 5

    Доля μ от μ’, представляющая эффективную высоту ткани с боковым склеиванием…

    
    Рисунок 5
    

    Доля μ от μ’, которая представляет собой эффективную высоту листа ткани с боковым соединением, тогда как оставшаяся часть μ’ представляет собой длину анкеровки (скрепления). Затененная длина L _d + L _d – это длина волокна, которое при раскрытии трещины вызывает отсоединение вокруг трещины.

    Рисунок 6

    Силы, приложенные к бетону…

    Рисунок 6

    Силы, приложенные к бетонной консоли, внутренние воздействия и максимальное напряжение. Сталь…

    
    Рисунок 6
    

    Силы, приложенные к бетонной консоли, внутренние воздействия и максимальное напряжение. Стальные продольные стержни и боковая арматура вызывают внутренние воздействия M _e , N _e и V _e на встроенном конце бетонной консоли. При разъединении M _e и N _e индуцируют максимальное напряжение растяжения σ _см , которое показано на рисунке, включая точку, где оно возникает (заштрихованная окружность).

    Рисунок 7

    Экспериментальная проверка аналитических…

    Рисунок 7

    Экспериментальная проверка аналитической модели на четырех испытанных образцах…

    
    Рисунок 7
    

    Экспериментальная проверка аналитической модели на четырех образцах, испытанных на разрушение. Четыре балки изначально подвергались двухточечной нагрузке, что привело к образованию вертикальных трещин в середине пролета. Затем две балки оставили неусиленными, а две балки укрепили по способу, описанному в разделе 4 (боковое армирование). Наконец, вертикальная сила была приложена к середине пролета каждой балки (поршни и приводы показаны на рисунке) и была увеличена до разрушения. Как только боковая арматура отсоединилась, приложенная нагрузка привела к разрушению всей балки. Последним событием, приведшим к обрушению балки, было отслоение продольной внешней арматуры из стеклопластика, нанесенной на нижнюю сторону балки. Тем не менее, отслоение арматуры на изгиб FRP произошло после отклеивания поперечной арматуры CFRM, когда несущая способность была почти нулевой.

    Рисунок 8

    Схема из четырех одинаковых…

    Рисунок 8

    Схема четырех идентичных ж/б балок, прошедших испытания. На рисунке показано…

    
    Рисунок 8
    

    Схема четырех идентичных ж/б балок, прошедших испытания. На рисунке показаны пролет, размеры поперечного сечения, продольные стальные стержни, стальные хомуты и внешне связанная изгибная арматура. Символ φ обозначает диаметр стального стержня и хомута. Вертикальные трещины были произведены вокруг среднего пролета с определенной нагрузкой. На диаграмме также показаны эти трещины и расстояние между ними. Вертикальная сила (показана на схеме) была приложена к середине пролета каждой балки и была увеличена до отказа.

    См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

    Похожие статьи
    

    • Поведение бетонных балок при сдвиге, армированных новым типом полимерной арматуры, армированной стекловолокном: экспериментальное исследование.

      Bywalski C, Drzazga M, Kaźmierowski M, Kamiński M.
      Bywalski C, et al.
      Материалы (Базель). 2020 5 марта; 13 (5): 1159. дои: 10.3390/ma13051159.
      Материалы (Базель). 2020.

      PMID: 32151024
      Бесплатная статья ЧВК.

    • Влияние содержания стальной фибры на характеристики сдвига армированных керамзито-керамзитобетонных балок с хомутами.

      Ли С., Чжао М., Чжан С., Ли Дж., Ли С., Чжао М.
      Ли С и др.
      Материалы (Базель). 2021 26 февраля; 14 (5): 1107. дои: 10.3390/ma14051107.
      Материалы (Базель). 2021.

      PMID: 33653011
      Бесплатная статья ЧВК.

    • Прочность на сдвиг высокопрочного армированного бетона, армированного углеродным волокном, с внешней U-связью.

      Ибрагим Б., Леблуба М., Алтубат С., Баракат С.
      Ибрагим Б. и др.
      Материалы (Базель). 2021 30 июня;14(13):3659. дои: 10.3390/ma14133659.
      Материалы (Базель). 2021.

      PMID: 34209037
      Бесплатная статья ЧВК.

    • Армированное волокном полимерное усиление конструкций методом приповерхностного монтажа.

      Парвин А, Сайед Шах Т.
      Парвин А. и др.
      Полимеры (Базель). 2016 11 августа; 8 (8): 298. doi: 10.3390/polym8080298.
      Полимеры (Базель). 2016.

      PMID: 30974575
      Бесплатная статья ЧВК.

      Обзор.

    • Внутреннее и внешнее армирование бетонных элементов с использованием сплава с памятью формы и армированных волокном полимеров при циклическом нагружении. Обзор.

      Парвин А., Раад Дж.
      Парвин А. и др.
      Полимеры (Базель). 2018 28 марта; 10 (4): 376. дои: 10.3390/полым10040376.
      Полимеры (Базель). 2018.

      PMID: 30966411
      Бесплатная статья ЧВК.

      Обзор.

    Посмотреть все похожие статьи

    Цитируется
    

    • Теоретико-экспериментальное обоснование эффективности комбинированных армированных стекловолокном полимерных композиционных бетонных элементов на изгиб.

      Месхи Б, Бескопыльный А. Н., Стельмах С.А., Щербань Э.М., Маилян Л.Р., Бескопыльный Н., Доценко Н.
      Месхи Б. и др.
      Полимеры (Базель). 2022 8 июня; 14 (12): 2324. дои: 10.3390/polym14122324.
      Полимеры (Базель). 2022.

      PMID: 35745902
      Бесплатная статья ЧВК.

    • Оценка механических свойств и сверление гибридных полимерных композитов на основе стеклянных шариков/полиамида 66 (PA66), армированного волокном.

      Демирсёз Р., Яшар Н., Коркмаз М.Е., Гюнай М., Гиасин К., Пименов Д.Ю., Аамир М., Унал Х.
      Демирсёз Р. и соавт.
      Материалы (Базель). 2022 9 апреля; 15 (8): 2765. дои: 10.3390/ma15082765.
      Материалы (Базель). 2022.

      PMID: 35454456
      Бесплатная статья ЧВК.

    использованная литература
    

    1. 1. Риттер В. Die Bauweise Hennebique. Швейцария. Баузтг.