Расчет главной балки

Главную балку рассчитывают по схеме неразрезной многопролетной балки таврового сечения, загруженной сосредоточенными силами в местах расположения второстепенных балок. За расчетный пролет главной балки принимают пролет в осях.

Изгибающие моменты и поперечные силы для расчетных сечений определяют по огибающим эпюрам, построенным с учетом различных схем приложения нагрузок и перераспределения моментов из-за возникновения пластических шарниров.

Огибающая эпюра моментоввключает в себя максимальные ординаты эпюр от всех возможных комбинаций полезных нагрузок. Величины усилий, возникающих в балках при различных комбинациях нагрузок, могут быть рассчитаны по справочным данным.

Рис. 56. Определение усилий в многопролетных неразрезных балках

Учитывая влияние пластических шарниров, необходимо уменьшить ординаты эпюр изгибающих моментов в опасных сечениях (на опорах) путем суммирования с дополнительно построенными эпюрами противоположного знака.

Рис. 57. Схемы построения огибающих эпюр

Величина максимальной ординаты добавочных эпюр не должна превышать 30% от уменьшаемой ординаты эпюры моментов на опоре.

По огибающей эпюре моментов, построенной с учетом работы пластических шарниров в главной балке, строят эпюру поперечных сил, используя методы строительной механики.

Расчет армирования главной балки.Армирование главной балки проектируют вязаным каркасом с отогнутыми стержнями. При этом площади сечения растянутой арматуры на опоре и в пролете с учетом перераспределения моментов, должны быть примерно одинаковыми.

При подборе сечения арматуры необходимо учитывать, что ширина сжатой зоны на опоре и в пролете главной балки b_f^/ при тавровом сечении будет различной, что может потребовать корректировки огибающей эпюры моментов.

Подбор сечения растянутой арматуры на опоре производят на момент по грани колонны, который меньше момента по оси на величину M_гр = М – Q h_к /2.

Рис. 58. Схема расположения расчетного момента на грани колонны

При расчете главных балок должна быть обеспечена прочность по наклонному сечению в пределах участка между хомутами, между опорой и отгибом и между отгибами. Усилия Q_sw и Q_s.inc определяют как сумму проекций на нормаль к продольной оси элемента предельных усилий в хомутах и отгибах, пересекающих опасную наклонную трещину.

Длину проекции опасной наклонной трещины определяют из минимума выражения: Q_b + Q_s.inc + Q_sw, где в значение Q_b вместо с подставляют с_о, принимаемое не более 2 h_о и не более значения с, а также не менее h_о, если с > h_о.

Расчет главной балки на действие изгибающего момента по опасному наклонному сечению производят из условия

М £ М_s + М_sw + М_s.inc.

Момент М определяют от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от расчетного наклонного сечения, относительно оси, перпендикулярной плоскости действия момента и проходящей через точку приложения равнодействующей усилия N_b в сжатой зоне.

Моменты М_s + М_sw + М_s,inc определяют как сумму моментов относительно той же оси от усилий соответственно в продольной арматуре, хомутах и отгибах, пересекающих растянутую зону наклонного сечения.

Рис. 59. Схема действия усилий в наклонном сечении

Расчет наклонных сечений на действие момента производят в местах обрыва или отгиба продольной арматуры, а также в приопорной зоне главных балок.

Конструирование арматурыначинают с составления эскиза армирования в соответствии с конструктивными требованиями нормативных документов. Сечения главной балки принимают одинаковыми во всех пролетах.

Пользуясь эскизом арматуры строят эпюру материалов, которая показывает действительную несущую способность в растянутой зоне различных сечений главной балки.

С этой целью на огибающую эпюру моментов в масштабе действующих усилий строят полосы, соответствующие моментам в арматурных стержнях, равных M_i = A_si R_s z h_o.

Сумма высот всех полос соответствует несущей способности балки в опасном сечении. Линия, ограничивающая сумму полос, представляет собой контур эпюры материалов. Эпюра материалов не должна врезаться в огибающую эпюру моментов, поскольку несущая способность балки ни в одном сечении не должна быть меньше действующего усилия.

По эпюре материалов можно графически определить места теоретического обрыва арматурных стержней. За место теоретического обрыва арматурный стержень должен быть заведен на длину зоны анкеровки стержня, определяемой по формуле W = (Q – R_s A_s.inc Sin a) / 2 q_sw + 5d ³ 20d,

где Q – поперечная сила в опорном сечении;

a – угол наклона отгибов к продольной оси балки.

Вид эпюры материалов для главной балки, армированной сварными каркасами, показан на рис. 60.

Рис. 60. Огибающая эпюра балки, армированной сварными каркасами

в

Рис. 61. Вид арматурных стержней вязаного каркаса главной балки