Железобетонная балка: виды, маркировка, размеры и изготовление

Балки перекрытия железобетонные

В современных условиях набрало широкое применение использование железобетонных балок при строительстве различных промышленных, торговых, жилищных и других зданий.

Это придает конструкциям повышенную надежность и устойчивость при воздействии различных нагрузок, увеличивает их пожароустойчивость, повышает экономичность и быстроту строительства.

Виды бетонных балок

При строительстве любых сооружений и зданий основным из требований к конструкции является надежность, должное сопротивление деформированию во время воздействия различных нагрузок.

Для достижения этого применяются различные железобетонные конструкции – одной из которых является балка. Они используются как при постройке фундамента сооружения, так и при наведении междуэтажных, цокольных и чердачных перекрытий.

По способу изготовления балки подразделяются на монолитные и сборные, бетонные (не армированные стальной арматурой) и железобетонные (армированные).

Монолитные бетонные балки нужных размеров отливаются прямо на месте строительства. Сборные бетонные производятся в заводских условиях.

Изготовление

Для повышения прочности бетонных балок на изгиб и растяжение в бетон укладывается стальная проволока или стальные стержни (арматура).

Армированные стальными стержнями балки называются железобетонными. Железобетонные конструкции, изготовленные с применением обычной арматуры, имеют существенный недостаток – образование трещин.

В эти трещины может попадать влага, приводящая к коррозии арматуры, увеличению прогиба и уменьшению надежности и долговечности конструкции. Для устранения этого недостатка используют предварительно напряженную арматуру – т. е. растянутую до начала укладки бетона. Уложенная в бетон такая арматура сжимается и за счет сцепления сжимает бетон, повышая его устойчивость к образованию трещин.

Для изготовления монолитной железобетонной балки приготавливается из дерева опалубка по нужному размеру. Опалубка надежно укрепляется со всех сторон, чтобы бетонная смесь не выдавила её.

Часто при создании фундаментов применяются сплошные бетонные блоки для стен подвалов. Цена такого материала, при неизменно высоком качестве, невелика.

Применение в современном строительстве буронабивных свай становится все более распространенным способом обустройства фундаментов не только для вновь возводимых строений, а так же и для укрепления существующих фундаментов. Подробнее о буронабивных сваях читайте тут.

Затем связывается или сваривается с арматуры или проволоки металлический каркас. Каркас укладывается в опалубку и заливается бетонным раствором. Заливка бетонной смесью производится непрерывно, пока вся форма не будет залита.

Монтаж

Конструктивно железобетонные перекрытия разделяются на балочные и безбалочные.

В перекрытиях железобетонные балки работают в связке с опирающимися на них плитами. Эти перекрытия бывают сборными, монолитными и сборно-монолитными.

Наиболее широкое применение из-за своей универсальности, индустриальности и экономичности получили сборные железобетонные стропильные и подстропильные балки. Конструктивно оно состоит из плит и поддерживающих их балок, которые называются ригелями или главными балками.

Ригели монтируются с опорой на железобетонные колонны и стены как в продольном направлении (т.е. вдоль здания), так и в поперечном. Колонны и ригели совместно образуют рамы. В зданиях для промышленного использования перекрытие в поперечном направлении может иметь пять – шесть пролетов, в жилых и общественных два – три.

При проектировании и расчете железобетоных балок нужно выбрать направление монтажа ригелей, установка их шага, размеры пролетов, тип и размеры перекрытий.

В зависимости от назначения промышленных зданий, их конструкции, временных нагрузок и при создании пространственной жесткости в поперечном направлении с помощью рам с жесткими узлами, ригели монтируют в поперечном направлении, плиты перекрытия – в продольном.

В зданиях не промышленного назначения ригели могут располагаться в продольном направлении, соответственно плиты – в поперечном. В каждом варианте создается необходимая сетка колонн.

Типы и размеры

Для повышения эффективности производства заводы ЖБК изготавливают серии однотипных элементов для строительства. В этом случае совершенствуется технологический процесс, улучшается качество изделий, снижается цена бетонных балок перекрытия.

Типизация изделий (не только балок, но и железобетонных лестниц и опор) позволяет выбрать наиболее рациональный тип конструкции с максимально лучшими техническими характеристиками. Для более широкого применения типовых железобетонных изделий при строительстве различных зданий высота этажей и расстояние между колоннами унифицируется.

Все эти условия и определяют ассортимент выпускаемых заводами ЖБК балок. Типы, размеры, предназначение применения и условия использования стандартизируется ГОСТом.

Также ГОСТом определяются требования к условиям изготовления балок и применяемых для этого материалов.

Стандартная длинна типовых сборных железобетонных балок перекрытия – 6м, 9м, 12м, 18м, 24м. Ширина в зависимости от типа сечения колеблется от 200мм до 1200мм.

С ростом протяженности линий электропередач увеличивалась нагрузка на опоры, что привело к необходимости перейти на более прочные основания. Так появились железобетонные опоры линий электропередач.

Основное предназначение сборных железобетонных балок заключается в перераспределении нагрузки на несущие стены и главные конструкции сооружений от ребристых плит перекрытий. О железобетонных балках читайте в этой статье.

По типу торцевого сечения подразделяются:

• прямоугольного сечения – используются при небольших длинах пролётов;
• L-образного сечения – используются в качестве фасадных(крайних) балок;
• Т-образного сечения (тавровые) – используются для перекрытий со средней длинной пролётов;
• двутаврового сечения – используются для перекрытий с большой длинной пролётов;
• прогоны (V-типа,VT-типа и прямоугольного сечения) – используются как второстепенные;
• двускатные двутаврового сечения – используются как балки для кровли при больших пролётах.

Расчёт

Главная балка (ригель) является одним из элементов рамной конструкции строящегося здания. Если ригель свободно опирается концами на наружные стены и при равных пролётах, его можно рассчитывать как неразрезную балку.

Расчет ригелей по выравненным опорным и изгибающим моментам способствует облегчению армирования сечений, что существенно для монтажных стыков находящихся на опорах.

Такой способ расчёта по сравнению с расчетом по упругой схеме дает экономию арматурной стали до 30%. Также это даёт возможность унификации армирования различными сварными каркасами и сетками участков с различными изгибающими моментами.

Пролёт (длина) ригеля берется как расстояние между осями опорных колонн. В первом пролёте, если ригель опирается на стену, пролёт считается от оси колонны до оси опоры на стене. Если при перекрытии используются пустотелые или сплошные панели нагрузка на ригель равномерно распределяется.

Когда используются ребристые панели, нагрузка распределяется сосредоточенно, на одних участках больше на других меньше.

При конструировании монолитных ребристых перекрытий главные балки опираются на колонны и наружные стены, а второстепенные монолитно связаны с ними.

Главные балки устанавливают в поперечном или продольном направлении с шириной пролёта 6 – 8 м.
Второстепенные имеют ширину пролёта 5 – 7 м и располагаются они так, чтобы ось колонны совпала с осью одной из второстепенных балок. Высота сечения главных балок должна составлять 1/8 – 1/15 длины, второстепенной 1/12 – 1/20 длины.

Мне нравитсяНе нравится1

Железобетонные балки: виды и возможные размеры

Железобетонные балки ГОСТ 28737-90 – полное собрание точных технических требований к рассматриваемым изделиям. Применяются же они для укрепления формы конструкции и для увеличения возможностей её изгибающих моментов. В данной статье мы рассмотрим разновидности балок из железобетона и их параметры.

Фото балок из железобетона

Техническое описание

Инструкция производства столь прочных бетонных изделий предполагает использование надёжного армированного каркаса и бетона не ниже трёхсотой марки.

Совет: если изготавливается железобетонная балка своими руками, то рекомендуется применять предварительно напряжённую конструкцию из арматуры.
Это позволит повысить эффективность восприятия поперечных сил.

Железобетонная балка 6 м: армированный каркас

Расчет железобетонной балки на прогиб производится согласно формуле приведённой в пособии к СП 52-01-2003.

Совет: в виду сложности проведения самостоятельных расчётов рекомендуется воспользоваться для этой цели помощью одного из он-лайн калькуляторов или специальной программы.
Это даст возможность исключить ошибку и справиться с задачей гораздо быстрее.

Пример подходящей программы, выполняющей расчёт железобетонной конструкции

Виды

По видам в первую очередь рассматриваемые изделия можно разделить по форме производства:

Тип	Особенности
Сборные	Используют тавровое или прямоугольное сечение, изготавливаются на заводах
Монолитные	Применяются как составляющий компонент монолитной конструкции, изготавливаются на строительной площадке
Сборно-монолитные	Сочетают в себе особенности сборных и монолитных изделий

Сборно-монолитная железобетонная балка 18 м

Также балки можно классифицировать в зависимости от сферы их применения:

Двутавровые. Цена таких изделий весьма высокая, как и прочностные показатели. Они широко применяются при возведении промышленных и крупнопанельных построек.

Двутавровая железобетонная балка 12 м

Обвязочные. Образуют перемычки в проёмах между массивами стен.

Габариты обвязочной балки

Подкрановые. Как можно догадаться из названия, эксплуатируются для балансировки работы подъёмного крана.

Подкрановые представители железобетонных изделий

Решётчатые. Имеют достаточно узкую направленность и чаще всего применяются при возведении эстакад.

Образец решётчатой конструкции из железобетона

Стропильные. Используются, как правило, для покрытия одноэтажных построек кровлей.

Стропильная балка участвует в обустройстве крыши

Фундаментные. Позволяют обустроить качественный и надёжный фундамент, как ленточный, так и монолитный.

Фундаментное железобетонное изделие

Как вы можете видеть, рассматриваемые элементы могут практически полностью сформировать каркас здания, начиная от его основания, закопанного в землю, и окачивая кровельной конструкцией. Это значительно упрощает строительные работы и гарантирует надёжность всей постройки.

Габариты

Существуют различные размеры железобетонных балок, рассчитанные на самые разные случаи:

Классификация	Вес, кг	Линейные размеры, см
1Б	130	116×30×15
2Б	220	148×30×20
3Б	250	184×30×25
4Б	490	216×30×30
5Б	600	265×30×30
6Б	1200	278×60×30
7Б	1770	338×60×35
8Б	2880	425×60×45

Изготовление

Если ваш строительный объект небольшой, то возможно рациональнее создать железобетонную балку самостоятельно.

Для этого поступаем следующим образом:

Выкладываем дно опалубки для бетонного изделия из прочного деревянного щита.

Затем формируем стенки, для которых можно взять более тонкие доски.

Простилаем с внутренней стороны полиэтиленовую плёнку. Это поможет впоследствии легче отделить дерево от застывшего бетона.

Устанавливаем армированные пояса в нижней и верхней части конструкции.

Совет: прутья между собой рекомендуется связывать мягкой проволокой, а не приваривать друг к другу сварочным аппаратом.
Сварка уменьшает их эластичность.

Использование проволоки для фиксации армированных прутьев

Замешиваем раствор из цемента, песка и гравия в соотношении 1:2:4 соответственно. Воды добавляем в два раза меньше количества получившейся сухой смеси.

Совет: для осуществления замеса лучше всего применить бетономешалку.
Она позволит достигнуть требуемой однородности и ускорит процесс.

Оборудование для замешивания бетона

Заполняем получившейся смесью подготовленный объём. При этом не следует растягивать заливку на несколько этапов во избежание образования холодных швов.

Бетон пробиваем стальным прутом в нескольких местах и осуществляем вибропрессование, чтобы удалить возможные воздушные карманы внутри раствора.

Накрываем конструкцию полиэтиленовой плёнкой и смачиваем водой до полного застывания, которое произойдёт через четыре недели. После чего снимаем опалубку и можем использовать балку по назначению.

Заключение

Балки из железобетона значительно облегчают и ускоряют постройку здания. С их помощью можно выложить фундамент, контуры стен и основание крыши.

Они обладают высокой прочностью, которая гарантирует сохранение структуры постройки даже при очень значительных нагрузках. Широкий ассортимент размеров и форм позволит с лёгкостью подобрать изделие нужных вам габаритов. Также возможно их собственноручное изготовление.

Готовые к эксплуатации бетонные балки

Видео в этой статье предоставит вашему вниманию наглядные сведения, касающиеся данной темы. Применение железобетонных балок гарантирует высокую надёжность вашей постройки.

Правильно уложенные железобетонные балки перекрытия сделают конструкцию надежной

При строительстве многоэтажек нужно правильно рассчитывать нагрузку на балку перекрытия. Частота укладки плиты напрямую зависит от нагрузки на нее – чем выше нагрузка, тем чаще частота. Обычно плиту укладывают с шагом не более чем в 1 метр. Ключевые моменты СНИП и СП бетонных и железобетонных конструкций от специалистов читайте в отдельной статье.

Чтобы она со временем не прогнулась под своей же тяжестью, нужно перед строительством обязательно произвести правильный расчет балки перекрытия и учесть все нюансы. Они могут быть деревянными, металлическими и железобетонными. Для каждого из этих видов свои нюансы и индивидуальный расчет. Если вас интересуют декоративные балки, то читайте нашу следующеую статью.

Самыми надежными считаются железобетонные балки перекрытия, которые в свою очередь подразделяются на сборные и монолитные. С монолитными работать гораздо сложнее, поскольку их укладка напрямую зависит от погодных условий.

Основные правила устройства железобетонных балок перекрытия

• Ее высота напрямую зависит от длины проема и должна быть не меньше, чем 1/20 относительно длины.
• Армировать ее нужно 4-мя прутами, диаметром 12-14.
• Бетонировать ее нужно за один раз, чтобы раствор, уложенный ранее, не успел схватиться до укладки его новой порции.

Железобетон является отличным композитным материалом, свойства прочности которого зависят от ряда факторов. При укладке конструкций из этого материала его в качестве плиты между этажами, нужно определять растянутые и сжатые зоны. Арматуру нужно вставлять только в растянутых зонах.

Каковы основные правила расчета балки перекрытия?

• Определяется ее длина
• определяется ширина и высота
• Выбираются опоры для нее
• Определяется нагрузка на плиту
• Рассчитывается максимальный изгибающий момент, который действует на поперечное сечение плиты перекрытия
• Проводятся расчетные предпосылки
• Производится расчет сечения арматуры
• Проверяется прочность по касательному напряжению

Сначала рассчитывается реальная длина балки, ширина опор напрямую зависит от их длины и прочности. Чем меньше пролет и прочнее конструкция, тем меньше должна быть ширина опоры.

При расчете балки перекрытия нам известна ее высота и ширина. Ширина должна быть не менее 10 см, а высота зависит от эстетических и конструктивных соображений. Для кирпичной кладки нужно делать перемычку, высота которой — 2 кирпича, а для шлакоблока высота должна быть не менее 1-й шлакоблочной плиты. Если Вы планируете бетонировать балку вместе с плитой перекрытия, то полная ее высота будет составлять: видимую высоту балки+ высоту монолитной плиты.

Определение опоры плиты на стенки играет большое значение. Если предполагается, что плита будет одна на несколько комнат, то в таком случае ее нужно рассматривать как многопролетную, если опора шарнирная.

Определение нагрузок на железобетонные балки перекрытия могут быть различными. Нагрузка может быть динамической и сосредоточенной, распределительной. Чтобы определить нагрузку на перемычку, нужно плотность материала умножить на высоту и ширину конструкции. Чем точнее расчет – тем прочнее будущая конструкция.

ЧИТАТЬ ПО ТЕМЕ:

Все о двутавровой балке от способа производства до химического состава стали.

В зависимости от нагрузок на плиту определяется максимальный изгибающий момент. При его подсчете нужно учитывать количество пролетов и нагрузку на плиту.

При расчетных предпосылках определяются растянутые и сжатые зоны. Расчет производится по формулам, где сопротивление бетона должно быть равным 0.

Расчет сечения арматуры и проверку прочности нужно проводить по формулам, поскольку эти параметры играют важную роль, именно от них зависит прочность будущей конструкции.

Железобетонные балки перекрытия в виде настилов и панелей значительно упрощает всю конструкцию, опорами в данном случае служат стены несущие, а иногда ригели (крайне редко). Панель от настила отличается размерами.

Перекрытие без балок (безбалочное) способно улучшить равномерность освещения и уменьшить строительную высоту здания. Однако если сравнивать такое перекрытие с панельным, то его монтаж гораздо сложнее.

Поэтому прежде чем начинать строительство, нужно правильно рассчитывать нагрузку на блочную плиту, чтобы в процессе эксплуатации дом не сложился, словно картонная коробка. При этом к каждому этапу расчета нужно относиться серьезно и обязательно учитывать все нюансы.

Железобетонные балки перекрытий. Красивые интерьеры и дизайн

В современном строительстве необходимо приобретать качественные строительные материалы, с помощью которых можно довольно быстро соорудить любую конструкцию. Не менее важно, чтобы специалист знал особенности конкретного строительства. Это относится к железобетонным балкам перекрытий, которые могут служить длительное время и являются несущей основой здания.

Железобетонные балки перекрытий — определение и назначение

Конструкция из железобетонных балок считается наиболее распространенной формой опор, на которые устанавливаются плиты перекрытия. С их помощью можно правильно, а самое главное – равномерно распределить нагрузку, что позволит сделать конструкцию долговечной и надежной. Сегодня в современном строительстве принято использовать монолитные железобетонные балки перекрытия. На такие балки можно укладывать плиты различной формы и размеров: гладкие, ребристые, частореберные. Однако они могут быть слишком тяжелыми. Именно поэтому их рекомендуют устанавливать на больших строительных объектах. Вместе с этим не стоит забывать о том, что монолитные балки из железобетона довольно сложно устанавливаются с использованием подъемных кранов-многотонников. В этом случае можно дополнительно привлекать специальную технику, которая позволит выполнить строительство более быстро и достаточно качественно.

Во время строительства особое внимание нужно уделять несущим балкам, поскольку на них будет максимальная нагрузка. Одной из основных характеристик балок является несущая способность железобетонных балок, от которой зависят размеры объекта и его прочность. Алгоритм расчета несущей способности состоит из нескольких этапов, а именно:

• определения пролета балки,
• расчета прочностных характеристик ж/б балки,
• определения относительной высоты балки,
• определения высоты зоны бетона,
• расчета значения момента (максимального),
• расчета нагрузки (несущей способности).

Поскольку несущая железобетонная балка является основной опорой любого здания, то такие характеристики помогут выбрать его оптимальную этажность.

Расчет cечения железобетонной балки

Для осуществления расчета сечения железобетонной балки необходимо определить высоту сечения балки, а затем ее ширину. В этом плане можно пользоваться расчетной схемой, в условии которой закладываются все параметры для данного строительства. Монтировать балки необходимо начинать вместе со стенами, правильно формируя при этом будущую конструкцию. В самой балке, как правило, закладываются детали по верхнему поясу, что позволит сделать ее более прочной и надежной. Рассчитать сечение железобетонной балки рекомендуется доверить специалистам, знающим сопромат и имеющим опыт.

Стоимость и цена железобетонных балок

Стоимость железобетонных балок зависит от качества материала, а также от длины балки. Компании, которые реализуют такую продукцию, предлагают своим клиентам оптовые закупки данного строительного материала, что существенно понижает их стоимость. Приобретая железобетонные балки, можно воспользоваться услугой доставки выбранного материала для строительства. Часто в стоимость балок уже включена доставка вместе с погрузкой и ее разгрузкой. Уточнять цену такого стройматериала необходимо непосредственно перед приобретением.

ГОСТ и размеры

Не важно, где именно используются железобетонные балки. Важно, чтобы их размер полностью соответствовал ГОСТу. Именно поэтому будущая конструкция будет использоваться как надежный объект. Надо учитывать определенные стандарты, которые выдвигаются к такому строительному материалу. Длина железобетонных балок должна быть такой, чтобы их край не заходил на главную несущую стену. Нежелательно приобретать балки слишком длинных размеров. Их высота должна по ГОСТу составлять определенный процент от длины (5%). Ширина балки соотносится высоте в такой пропорции: 5 к 7. Оптимальным вариантом для железобетонных балок могут быть плиты перекрытия длиной в 6 метров при ширине 0,2 метра и высотой – 0,3 метра. Выбор железобетонных балок должен быть основан на типе сооружения: чердачное, цокольное или межэтажное.

Серия и маркировка

В настоящее время все железобетонные балки имеют свою маркировку и определенную серию, что в обязательном порядке зависит от ГОСТа. Так, в строительстве часто используются прямоугольные профили, которые имеют маркировку в виде буквы Р. Однопотолочные железобетонные балки будут иметь другую маркировку с использование двух букв – РО. Двухпотолочные балки имеют маркировку – РД. Маркировка в виде РБ говорит о беспотолочном применении железобетонных балок. Маркировка железобетонных балок, которые используют для создания балкона, состоит из символов РКП. К дополнительным характеристикам, которые могут указываться в обозначении железобетонной балки, относят конструктивные особенности, устойчивость к внешней среде, сейсмоустойчивость.

Основные характеристики

Современные железобетонные балки имеют свои отличительные особенности, которые основаны на типе изделия, его форме, а также на размере. На сегодняшний день в строительстве пользуются популярностью балки из железобетона стропильного типа, фундаментального плана. Ж/б балки огнестойкие, долговечные, практичные, легки в монтаже.

Виды и типы железобетонных балок

Классификация ж/б балок осуществляется на основании таких критериев: шаг колонн, ширина пролетов, тип здания. Балки существуют прямоугольные, трапециевидные, тавровые, двутавровые и полые. Большим спросом в строительстве пользуются межэтажные железобетонные балки и тавровые. При установке межэтажных балок нагрузка равномерно распределяется на плиты перекрытия, обеспечивая тем самым ровную поверхность. Желательно для таких балок выбирать прямоугольную форму изделия.

При выборе тавровых балок лучше всего делать плоскую или скатную кровлю. Это позволит в результате получить надежность, практичность и длительность в эксплуатации всего сооружения. Качественные двутавровые железобетонные балки можно купить в специализированных магазинах или на складах. Балки для плит перекрытия могут быть различного вида. В строительстве больших промышленных предприятий применяются прямоугольные балки или в виде трапеции. Такая форма позволяет без особых сложностей закрепить плиту перекрытия, обеспечив при этом надежность всей конструкции.

Монтаж и установка железобетонных балок

Монтаж и установка железобетонных балок – работа, с которой отлично справляются специалисты. Ведь они знают особенности сооружения зданий с использованием конкретных строительных материалов. Подготовка к монтажу заключается в нанесении с помощью краски осевых рисок и очистке закладных деталей. Обычно их монтаж осуществляется способом «на весу» с использование кранов. Поднимают железобетонные балки за монтажные петли с помощью обычных строп или же при помощи «удавки», которая делается с двух сторон балки. Размер строп выбирается в зависимости от длины балки. Ж/б балки закрепляют к подстропильным балкам и колоннам. За счет правильного монтажа несущих балок можно добиться прочности конструкции. Устанавливая железобетонные балки, необходимо помнить о том, что вся конструкция должна быть достаточно прочной, огнестойкой, практичной, долговечной.

Железобетонные балки: разновидности, маркировка

Строительная индустрия очень часто использует железобетонные балки. Опорные элементы применяются для монтажа плит перекрытий, несущих стен и укрепления фундаментов. Механизм воздействия заключается в распределении нагрузки от половой основы ко всем составляющим конструкциям. Однако при применении всегда учитывается тяжелый вес балок и зависимость от технического обеспечения.

Разновидности: по разрядам

Железобетонные балки и тип сечения классифицируются следующим образом:

• прямоугольная форма;
• балки таврового сечения;
• L-подобные;
• прогоночные;
• 2-таврового типа;
• двускатная балка, имеющая двутавровое сечение.

Отличия деталей из железобетона заключены и в способе производства конструкций:

• Сборные бетонные балки перекрытия. Изготавливаются на мобильных специализированных заводах. Их отличия — тавровая или прямоугольная насечка.
• Балки, изготовленные в момент строительства. Такими элементами закрепляется монолитная основа.
• Комплексно сконструктуированные детали. Двухтипное применение.

Виды железобетонных перекрытий:

• двускатная плита обыкновенная или решетчатая;
• односкатное перекрытие из бетона;
• бетонные стропильные балки.

Строительство включает использование ломаных или криволинейных элементов из железобетона. Основное направление в применении заключено в цели возведения сооружения с прочным и надежным пролетом, который способный выдерживать максимальную силовую и механическую нагрузку.

Типы ЖБИ в зависимости от целевой эксплуатации

Для укладки аэродромных полос или дорожного полотна используются балки с различными насечками.

• Двутавровые плиточные элементы. Используются при возведении масштабных объектов. Дорогостоящий вариант с положительными прочностными качествами.
• Обвязочный материал. Для отстроя перемыкающих деталей, которые устанавливаются между проемами и основой стены.
• Подкрановые конструкции. Для улучшения балансировочных манипуляций подъемного механизма (крана).
• Решетчатый вид материала с различной насечкой. Для укладки аэродромных полос и дорожных полотен.
• Стропильного типа. Для кровельного покрытия малогабаритных объектов.
• Фундаментные элементы. Для создания монолитного фундамента ленточным методом.

Требования и контроль за качеством

Основные аспекты, которые контролируют качество строительного укрепляющего материала, заключены в государственных нормативах, а именно в ГОСТ 20372–2015 «Балки стропильные и подстропильные железобетонные. Технические условия». Существует большой перечень требований к материалу, базовыми считаются:

• Индивидуальный подбор прочностных качеств к каждому типу сооружения. Для сооружений жилищного класса и чердаков выдержка перед механическим давлением 110 кг/м2. Нагрузка на цокольный этаж или междуэтажное перекрытие — 205.
• Жесткостные параметры. Междуэтажный пролет — 1 к 230, для чердачного перекрытия — 1 к 190.
• Шумоизоляционные и теплоизоляционные качества.
• Дополнительные моменты. Иногда рабочий процесс требует манипуляций, включающий обшивку балочных деталей или наполнение межбалочного пространства специфическим заполнителем.

Посмотреть «ГОСТ 20372–2015» или cкачать в PDF (1.6 MB)

Материал: преимущества и недостатки

Строительный материал отличается особой прочностью и длительными сроками эксплуатации.

ЖБИ балки отличаются такими плюсами:

• длительные эксплуатационные сроки;
• сопротивление к износу;
• выдержка перед атмосферными и климатическими показателями;
• высокий модуль прочности;
• индивидуальные формы и размеры;
• самостоятельный процесс изготовления.

К минусам относятся:

• большой вес;
• трудоемкая процедура расчета;
• необходимость в технике, обеспечивающей монтаж.

Маркировка: подробная классификация

Аббревиатура маркировки	Тип балок
БСП	Железобетонные стропильные балки, параллельно опоясанные
БСО	Стропильный односкатный элемент
БСД	Двускатная стропильная деталь

Маркировка наносится в зависимости от типа балок и их размерных показателей длинны, высоты и ширины.

К буквенной аббревиатуре прилагаются арабские цифры, которые информируют о размере элемента перекрытия для пролетных площадей, проценте несущих особенностей, классификации арматуры и типе применяемого бетона. Строительные работы осуществляются одним образцом из 3 типов балочных перекрытий, которые отличаются размерным показателем:

• Параметр длины, что обозначается буквой L. Величина материала на 0,45 метров больше, чем пролетная дистанция, и заходит за края опор по 0,2 м на несущие стены.
• Предполагаемая высота — H. Параметры должны осуществляться в соотношении 5,5% от длины балочного элемента.
• Показатели ширины — В. Эта величина высчитывается соотношением к высоте, которое должно быть не менее чем 5 к 7.

Изготовление и особенности монтажа

Для строительства масштабных объектов можно купить или заказать на производстве уже вылитые ЖБИ балки, а можно сделать самостоятельно, соблюдая технологические указания. Индивидуальные способы разработки включают наличие таких обязательных аспектов, как подробный расчет железобетонной балки и предполагаемый чертеж конструкции. Самостоятельное производство включает такие этапы:

1. Сооружение опалубки. Материал — древесина (доска) или фанерный лист. Мера толщины — от 2,5 до 4,8 см. Величина в соответствии с предполагаемыми размерами сооружаемого изделия.
2. Оклейка внутренней полости опалубки водонепроницаемой пленкой.
3. Монтаж арматуры. Монтируется 4 стальных стержня, тавровое сечение которых 1,35—1,45 см. При сопряжении арматуры применяется нахлест в рамках 85 см, соединительные стыки обвязываются стальной проволокой. Чтобы избежать коррозийного процесса внутри структуры материала, создается бетонная прослойка между арматурой и поверхностью изделия, актуальный зазор — 4,5—5,5 см.

Профессионалы рекомендуют использовать бетон марки М300. Процесс заливки следует осуществлять одним заходом. Готовое изделие помещается на 48 часов под гидроизоляционный материал. Если производство балок проводится в жаркую пору года, бетонную конструкцию поливают холодной водой раз в сутки на протяжении недели. Эксплуатировать можно только через полных 15—18 дней. Такой метод позволяет изготовить железобетонные балки перекрытия любых размеров, которые способны выдержать максимальную нагрузку.

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings. REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings. LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Монолитная железобетонная балка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Монолитная железобетонная балка

Cтраница 1

Монолитные железобетонные балки днища бункеров и балки, несущие надбункер-ную часть, армируются несущими армобло-ками и бетонируются в подвесной опалубке. При бетонировании стен оставляются проемы для пираний балок днища.  [2]

Вторая конструкция предусматривает устройство кольцевой монолитной железобетонной балки треугольного поперечного сечения, ее опирание через равномерно установленные по периметру стойки на фундаментную плиту. Этот вариант позволяет обеспечить надежное сопряжение воронки с балкой и разгрузить узел сопряжения воронки со стенкой. Арматурный каркас сваривают внизу, затем поднимают на отметку усиления, приваривают к воронке. Стойки выполняют сборными железобетонными с выпусками арматуры, заводимыми в кольцевую балку. Между стойками устанавливают инвентарную опалубку нижней плоскости балки, демонтируют защитный фартук воронки и в зазор между ней и стеной или через вырезы в воронке осуществляют бетонирование.  [3]

Перекрытия из сборных шлакобетонных вкладышей или керамических блоков по монолитным железобетонным балкам подсчитывают по плошали перекрытия, измеренной между капитальными стенами. Монолитные балки отдельно не подсчитывают.  [4]

Наибольшее распространение получили лобовые неподвижные опоры ( рис. 195, а), состоящие из пластин-упоров с ребрами, и неподвижные щитовые опоры ( рис. 195, б) с опорными кольцами. В канале, где расположена неподвижная опора, устанавливается монолитная железобетонная балка, сквозь которую проходят трубопроводы теплотрассы. Пластина или опорное кольцо с ребрами располагается вплотную к железобетонной балке и приваривается к трубе. Между пластиной и поверхностью балки прокладывается паронит толщиной 3 мм.  [5]

При этом столбы первой нитки пути соединяются короткими ба-лочками с фундаментной плитой батареи для передачи на нее горизонтального усилия и снятия его со свай фундаментов пути. Фундаменты под пути коксовыталкивателя с трамбовочной машиной выполняются из монолитных железобетонных балок, опирающихся на столбы.  [6]

Опоры второстепенных балок усиливают сетками с поперечным расположением рабочей арматуры. Для усиления отдельных участков сборных перекрытий применяют сборно-монолитную систему, состоящую из сборных панелей перекрытия и монолитных железобетонных балок. Панели перекрытия раздвигают на расстояние 15 — 20 см и между ними устраивают монолитные железобетонные балки, армированные плоскими арматурными каркасами. Монолитные балки опираются на полки сборных ригелей каркаса здания. Совместная работа сборных панелей и монолитных ребер осуществляется за счет шпонок в продольных гранях панелей.  [7]

Опоры второстепенных балок усиливают сетками с поперечным расположением рабочей арматуры. Для усиления отдельных участков сборных перекрытий применяют сборно-монолитную систему, состоящую из сборных панелей перекрытия и монолитных железобетонных балок. Панели перекрытия раздвигают на расстояние 15 — 20 см и между ними устраивают монолитные железобетонные балки, армированные плоскими арматурными каркасами. Монолитные балки опираются на полки сборных ригелей каркаса здания. Совместная работа сборных панелей и монолитных ребер осуществляется за счет шпонок в продольных гранях панелей.  [8]

При усилении многопролетных неразрезных балок или в случае невозможности установить анкеры на торцах балки анкеры приваривают к арматуре усиливаемой балки. Для этого в приопорных зонах, где напряжения в продольной арматуре незначительны, на небольшом участке балки отбивают защитный слой. Затем к обнаженной арматуре приваривают коротыши, диаметр которых несколько превышает толщину защитного слоя. К коротышам приваривают, дополнительные стержни усиления балки, подвергаемые предварительному напряжению. Во избежание выпучивания арматуры балки при натяжении стержней усиления коротыши следует приваривать к стержням, отгибаемым у опоры. В случае усиления монолитных железобетонных балок, при проектировании которых, как правило, предусматривались отгибы арматуры, дополнительные стержни усиления необходимо приваривать к средним стержням арматуры балки у вутов. При применении шпренгельных стержней необходимо предусматривать установку прокладок или стоек в местах перегибов стержней.  [9]

Страницы:      1

Восстановление поврежденных сдвигом железобетонных балок с использованием самоуплотняющейся бетонной оболочки

Экспериментально исследуется применение армированной самоуплотняющейся бетонной оболочки для структурного восстановления поврежденных сдвигом железобетонных балок. Пять балок были построены и подверглись монотонной нагрузке, чтобы показать разрушение при сдвиге. Поврежденные образцы были восстановлены с использованием относительно тонких усиленных кожухов и повторно испытаны той же четырехточечной изгибающей нагрузкой.Примененная самоуплотняющаяся бетонная оболочка, охватывающая нижнюю ширину и обе вертикальные стороны первоначально испытанных балок (U-образная оболочка), имеет небольшую толщину (25 мм) и включает небольшие (5) стальные стержни и U-образные хомуты. Результаты испытаний и сравнения экспериментальных характеристик балок показали, что исследуемый метод оболочек является надежным методом восстановления, поскольку мощность модернизированных балок была полностью восстановлена ​​или улучшена по сравнению с исходными образцами.Также включено обсуждение способности нанесенной оболочки улучшить общие структурные характеристики исследуемых балок и, возможно, изменить их режим разрушения на более пластичный. Также были выполнены расчеты прочности на изгиб и сдвиг испытанных балок и оценка монолитных факторов прочности при пределе текучести и предела прочности покрытых оболочкой балок.

1. Введение

Одним из наиболее часто используемых методов восстановления плохо детализированных или поврежденных железобетонных (ЖБИ) элементов является нанесение оболочки вокруг структурных элементов.Ж / б оболочка — это традиционный и хорошо известный метод модернизации, который оказался лучшим вариантом для инженеров в сейсмоопасных районах. Давно признано, что куртки RC действительно обеспечивают повышенную прочность, жесткость и общее улучшение структурных характеристик. По этой причине, хотя обычная ж / б оболочка имеет недостатки, ее часто используют либо до, либо после повреждения элементов ж / б, таких как балки, колонны и соединения [1–5].

Использование торкретбетона на поверхности существующего железобетонного элемента с внешним собранным арматурным каркасом также оказалось эффективным методом усиления.Оболочка из торкретбетона может использоваться вместо обычных оболочек из монолитного бетона из-за ее способности обеспечивать хорошую прочность сцепления и низкую проницаемость. Также известно, что процесс торкретирования более универсален, чем обычная укладка бетона, и может применяться на очень сложных или сложных участках, где обычная бетонная опалубка окажется трудной, дорогостоящей или даже невозможной [2, 6].

Кроме того, очевидные недостатки применения оболочки из ЖБИ (монолитного бетона или торкретбетона) включают необходимость трудоемких и длительных процедур. Другим важным недостатком является уменьшение доступной площади пола, поскольку оболочка увеличивает размеры элементов, а также вызывает значительное увеличение массы, модификации жесткости и, как следствие, изменение динамических характеристик всей конструкции [7].

По этим причинам, несмотря на то, что бетон является наиболее часто применяемым конструкционным материалом для оболочек, куртки также были построены с использованием стальных элементов, армированных волокном полимеров (FRP) и армированных текстилем растворов (TRM) в качестве альтернативы RC. оболочка.Разнообразие этих методов облицовки было исследовано с целью улучшения балок, колонн и соединений [8–11].

Хотя использование кожухов из стеклопластика или стальных каркасов улучшило реакцию элемента с кожухом в большинстве исследованных случаев, закрепление этих материалов оказалось существенной и сложной проблемой для эффективности этих методов. Также очевидно, что общие конструктивные ограничения, такие как перемычки, наличие перекрытия и поперечные балки, особенно в случаях соединений балка-колонна, создают больше трудностей для применения этих материалов. Кроме того, разрушение стеклопластика происходит в основном из-за преждевременного отсоединения композитного материала от бетонной поверхности, и сообщалось о значительном снижении потенциальной способности прочности на сдвиг [12].

Недавно было предложено использовать тонкую и локально накладываемую ж / б оболочку для восстановления поврежденных соединений ж / б балки и колонны. Основным преимуществом этой техники обшивки по сравнению с обычной оболочкой из ЖБИ является тот факт, что ее применение не ограничено пространственными ограничениями, и, поскольку она лишь незначительно изменяет исходный размер элементов, сейсмические характеристики здания практически не затрагиваются.Эта тонкая оболочка состоит из стальной арматуры малого диаметра и изготовлена ​​из предварительно смешанного, безусадочного, текучего, быстрого и высокопрочного раствора на цементной основе. Результаты испытаний показали, что циклический отклик модернизированных образцов был полностью восстановлен, а в некоторых случаях существенно улучшился по сравнению с характеристиками первоначально испытанных образцов [13].

Основываясь на этом успехе, здесь рассматривается и исследуется применение относительно тонкой оболочки из самоуплотняющегося бетона (SCC) для восстановления поврежденных железобетонных балок.Известно, что SCC — это высокотекучий несегрегационный бетон, который растекается и заполняет опалубку, герметизируя даже самую перегруженную арматуру без каких-либо требований к механической вибрации [14, 15].

Хорошая обрабатываемость, отличное наполнение и проходимость делают SCC оптимальным материалом для восстановления поврежденных бетонных деталей, восстановления целостности и однородности элементов. Кроме того, SCC протекает через арматуру, не вызывая вакуума в элементе или каких-либо разрывов на границе между существующим и новым бетоном.Таким образом, SCC-смеси с высокой текучестью, заполнителем малого диаметра, смещением усадки и высокой прочностью обычно требуются для изготовления кожухов из-за нехватки места в кожухе. Это связано с его уменьшенной толщиной, связанной с объемом, занимаемым добавленной стальной арматурой. По тем же причинам SCC также рекомендуется в сдвигающих бетонных элементах, таких как глубокие балки, которые содержат перегруженную поперечную арматуру, а недавние исследования были сосредоточены на прочности на сдвиг нормальных и высокопрочных SCC [16–18].

В этой статье экспериментально исследуется использование усиленной оболочки SCC для структурного восстановления поврежденных сдвигом RC балок. Для целей данного исследования были построены 5 RC-балок, которые первоначально подвергались монотонной нагрузке, чтобы продемонстрировать режим разрушения при сдвиге. После этого поврежденные образцы были модернизированы с использованием относительно тонких кожухов SCC со стальной арматурой небольшого диаметра и повторно протестированы. Были исследованы различные образцы и конфигурации оболочки с различным количеством усиления изгиба и сдвига.Обсуждение результатов испытаний и способности нанесенной оболочки SCC полностью восстанавливать поврежденные балки, улучшать конструктивные характеристики балок с оболочкой по сравнению с первоначально испытанными балками и, возможно, изменять их режим разрушения на более пластичный. один также включен.

2. Экспериментальная программа

Экспериментальная программа включает 10 испытаний на монотонную четырехточечную нагрузку на изгиб. Во-первых, были построены и первоначально испытаны 5 ж / б балок, которые были повреждены при сдвиге.После восстановления с использованием усиленных кожухов SCC эти 5 балок с кожухом были повторно испытаны при той же нагрузке. Дополнительные испытания на сжатие и раскалывание обычно используемого бетона исходных балок и SCC оболочек, наряду с испытаниями на растяжение стальных арматурных стержней образцов, также включены в программу исследований.

2.1. Характеристики исходных балок

Все балки имели одинаковую общую длину (1,6 м) и прямоугольное сечение.Размеры поперечного сечения составляли 200/300 мм (образец B1) и 125/200 мм (образцы B2, B3, B4, B5). Геометрические и механические характеристики первоначально испытанных балок представлены в таблице 1. Стальная арматура включала продольные деформированные стержни диаметром 8 или 16 в верхней и нижней части поперечного сечения балок и закрытые хомуты из низкоуглеродистой стали диаметром 5. Укрепление расположение образцов схематично показано на рисунке 1 и суммировано в таблице 1 с точки зрения продольных и поперечных отношений армирования.Средняя прочность бетона на сжатие и растяжение каждой балки была измерена в результате испытаний цилиндров на сжатие и расщепление, соответственно, и представлена ​​в таблице 1. Кривые зависимости напряжения от деформации использованных стальных стержней и хомутов показаны на рисунке 2, измеренные из испытания стали на растяжение.

Название балки (мм) (мм) Продольные стержни Стремена Вверх Низ 900 (МПа) (МПа) B1 200/300 275 2. 18 316 1,10% 316 1,10% — — 26,2 2,10 B2 125/200 175 3,43 48 0,92% 28 0,46% 5/300 0,10% 28,2 2,15 B3 125/200 175 3,43 28 0,46% 48 0.92% 5/300 0,10% 27,2 2,20 B4 125/200 175 3,43 48 0,92% 48 0,92% 5 / 200 0,16% 23,4 2,05 B5 125/200 175 3,43 28 0,46% 48 0,92% 5/150 0,21 % 23. 8 1,95

Балки были спроектированы для демонстрации режима разрушения при сдвиге. По этой причине в начальных балках предусмотрено недостаточное количество хомутов. Отмечается, что образец В1 представляет собой короткую балку и не имеет поперечного армирования.

2.2. Процедура восстановления и характеристики балок с рубашкой

После первоначальной нагрузки балки, поврежденные сдвигом, были восстановлены с использованием относительно тонких усиленных рубашек из SCC.Толщина курток составляла 25 мм. Детали схемы обшивки показаны на рис. 3. Оболочки закрывали нижнюю ширину и обе вертикальные стороны поврежденных балок (П-образная оболочка). Стальная арматура рубашек состоит из небольших (5) прямых стержней из мягкой стали и U-образных хомутов, как показано на рисунках 1 и 3. Геометрические характеристики и характеристики усиления балок с рубашкой также представлены в таблице 2. Следует отметить, что значения в последних двух столбцах таблицы 2 представляют собой общую сумму продольных и поперечных отношений армирования (сумма стальной арматуры исходной балки и оболочки).

Название балки Продольные стержни рубашки П-образные хомуты рубашки Всего армирования (мм) (мм) Верх Средний Нижний B1-J 250/325 305 1. 97 25 0,05% 25 0,05% 2 + 45 0,15% 5/25 0,63% 0,95% 0,63% B2-J 175/225 205 2,93 25 0,11% 25 0,11% 45 0,22% 5/150 0,15% 0,50% 0,22% B3-J 175/225 205 2.93 25 0,11% 25 0,11% 25 0,11% 5/80 0,28% 0,67% 0,36% B4-J 175 / 225 205 2,93 25 0,11% 25 0,11% 25 0,11% 5/100 0,22% 0,67% 0,34% B5 -J 175/225 205 2. 93 25 0,11% 25 0,11% 25 0,11% 5/100 0,22% 0,67% 0,37%

Конструкция оболочки SCC преследовала двоякую цель; во-первых, чтобы полностью восстановить балки, поврежденные сдвигом, а во-вторых, чтобы увеличить количество предоставленной арматуры, сосредоточенной на арматуре сдвига, чтобы повысить структурную способность балок с оболочкой по сравнению с первоначально испытанными балками и, возможно, изменить их режим разрушения на более пластичный.По этой причине коэффициент дополнительного усиления при изгибе курток довольно низок и варьируется от 0,11% до 0,22% для натяжных стержней, тогда как коэффициент усиления при сдвиге курток выше и варьируется от 0,15% до 0,63%. Эти соотношения были рассчитаны на основе общих размеров поперечного сечения балок с рубашкой. Подчеркивается, что добавленная стальная поперечная арматура балки с оболочкой B1-J очень плотная (5/25 мм), так как это глубокая балка, исходная балка B1 не имела хомутов и должно быть достигнуто значительное увеличение прочности на сдвиг. в модернизированной балке.Исходя из общего количества арматуры, а также механических и геометрических характеристик модернизированных балок, их общие характеристики должны были улучшиться.

Следует отметить, что первоначально испытанные балки претерпели серьезные сдвиговые повреждения, выкрашивание бетонного покрытия и интенсивное диагональное растрескивание. Все незакрепленные бетонные фрагменты были полностью удалены, а недостающие части балок восстановлены путем реформирования оболочки и повторной обработки в компании SCC, как описано ниже. Балка B5 испытала наиболее значительные повреждения, и довольно большая бетонная часть была удалена вместе с хомутом, который сломался во время испытания (рис. 4 (e)).Специального придания шероховатости поверхности поврежденных балок перед возведением оболочки не проводилось.

Г-образные дюбели из низкоуглеродистой стали диаметром 5 мм были установлены на вертикальных сторонах исходных балок для поддержки продольных стержней оболочки. Дюбели крепились путем впрыскивания эпоксидной смолы в отверстия диаметром 7 мм, которые были просверлены заранее. Количество предоставленных дюбелей было довольно небольшим; на каждой боковой планке оболочки было по 5 дюбелей примерно на 300 мм в балке B1-J, 200 мм в балке B2-J и 150 мм в балках B3-J, B4-J и B5-J.На нижние планки курток не устанавливались дюбели. Основная причина небольшого количества предоставленных стальных дюбелей заключается в том, что первоначально испытанные балки сильно растрескались, и установка большого количества дюбелей путем сверления может еще больше ухудшить эти повреждения. Стальные стержни, хомуты и дюбели балок с оболочкой B2-J, B3-J, B4-J и B5-J были сварены вместе. В образце B1-J выполнялась сварка только между дюбелями и стержнями. Также упоминается, что стальная скоба поврежденной балки В5, которая была сломана при первоначальном нагружении, была заменена на новую с теми же характеристиками, что и старая, перед установкой усиления оболочки.Детали стальной арматуры оболочек также показаны на фотографиях на Рисунке 4.

Монтируемый на месте SCC использовался для завершения процедуры восстановления поврежденных балок (см. Также опалубку оболочки и процедуру заливки на фотографиях на Рисунке. 5). Пропорции смеси для заливки одного кубического метра SCC приведены в Таблице 3. Использовался цемент, содержащий 305 кг цемента типа CEM IV (W-P) / B 32,5 N и 51 кг цемента типа CEM II 42,5 N. Кроме того, в смеси SCC также использовались мелкие заполнители (песок) и крупные заполнители с максимальным диаметром 8 мм.Суперпластификатор (Glenium 21), замедлитель схватывания (Pozzolith 134 CF) и добавка, модифицирующая вязкость (VMA), также были добавлены для обеспечения необходимого снижения содержания воды и текучести, а также для увеличения когезии и сопротивления сегрегации [19]. Средняя прочность цилиндра SCC на сжатие и разрыв при растяжении, использованная для каждого образца с рубашкой, представлена ​​в Таблице 4.

Цемент Вода Мелкий заполнитель Грубый заполнитель Наполнитель Суперпластификатор Ретардер VMA 1 0.54 2,48 2,25 0,28 0,0335 0,0032 0,0012

Рубашка балки: B1 B2-J B3-J B4-J B5-J Прочность на сжатие (МПа) 43,9 42,8 40. 5 40,0 39,8 Прочность на разрыв при растяжении (МПа) 3,54 3,72 3,47 3,25 3,32

После заливки SCC, окончательная заливка результат в целом был хорошим. После снятия опалубки оболочки наблюдались ограниченные поверхностные дефекты, которые были исправлены с помощью высокопрочного, малоусадочного и быстротвердеющего цементного теста (EMACO S55) [20].

2.3. Испытательная установка

Все балки были испытаны при монотонно возрастающей нагрузке до полного отказа. Экспериментальная установка показана на рисунке 1 [21]. Балки поддерживались кромками на роликовых опорах с помощью жесткой лабораторной рамы. Наложенная нагрузка была приложена с помощью стальной распорной балки в двух точках в середине пролета балок с использованием схемы четырехточечного изгиба с пролетом сдвига в мм. Отношение пролета к глубине () представляет собой взаимодействие сдвига и момента, и его значения для исходной балки и балок с рубашкой указаны в таблицах 1 и 2, соответственно.

Нагрузка создавалась последовательно приводом со штифтом и измерялась датчиком нагрузки с точностью 0,05 кН. Чистые прогибы в середине пролета тестируемых балок регистрировались тремя LVDT с точностью 0,01 мм. Один из них был размещен в середине пролета балок, а два других — в опорах (см. Также рисунок 1). Измерения нагрузки и соответствующих прогибов считывались и записывались непрерывно во время испытаний.

3. Результаты тестирования и обсуждения

3.1. Прочность и поведение

Экспериментальное поведение исходной балки и балок с рубашкой с точки зрения приложенной нагрузки в зависимости от кривых прогиба в середине пролета представлено и сопоставлено на рисунке 6. Значения измеренной нагрузки в пределе текучести (), если таковые наблюдались, и максимальная нагрузка () испытанных балок также указаны в Таблице 5.

Название балки (кН) (кН) (кН) Наблюдаемый режим отказа B1 — 108.0 — 1.0 Сдвиг B1-J 315,3 322,3 214,3 1,3 Сдвиг B2 29,9 36,4 — 5,0 Сдвиг при изгибе B2-J 41,5 55,2 18,8 11,0 Сдвиг при изгибе B3 — 56,2 — 1. 0 Сдвиг B3-J 69,8 84,0 27,8 23,2 Изгиб B4 — 57,2 — 1,0 Сдвиг B4-J 69,3 79,9 22,7 21,7 Изгиб B5 58,7 61,7 — 1,3 Сдвиг B5-J 70.8 83,0 21,3 19,4 Изгиб

Исходя из этих значений нагрузки и кривых поведения на Рисунке 6, можно значительно улучшить несущую способность всех модернизированных балок с относительно соответствующих первоначально протестированных балок. Это увеличение максимальной приложенной нагрузки также представлено в таблице 5 в экспериментальных значениях увеличения нагрузки из-за оболочки () и варьировалось примерно от 35% (в балке B5-J) до 200% (в балке B1-J). .

Кроме того, общие структурные характеристики балок с рубашкой существенно улучшились по сравнению с исходными образцами, поврежденными сдвигом, в большинстве исследованных случаев (см. Также кривые поведения на рис. 6). Балки с оболочкой B3-J, B4-J и B5-J продемонстрировали чистый изгиб, тогда как соответствующие первоначально протестированные балки B3, B4 и B5 продемонстрировали типичную реакцию на хрупкий сдвиг. Чтобы количественно оценить это продвижение, значения пластичности смещения (), которая выражает отношение прогиба при отказе к прогибу в пределе текучести () балки, представлены в таблице 5.Эти значения четко подтверждают повышенную пластичность вышеупомянутых балок с рубашкой.

3.2. Типы растрескивания и виды отказов

Типы растрескивания при разрушении испытанных балок показаны на фотографиях на Рисунке 7. Из этого Рисунка можно увидеть, что все первоначально испытанные образцы показали диагональное растрескивание и довольно хрупкое разрушение при сдвиге (см. Пять фотографии слева на рис. 7). Довольно незначительным исключением из этого наблюдения является случай балки B2, которая продемонстрировала довольно комбинированный режим отказа изгиба и сдвига.Стержни балки В2 поддаются растяжению, и сначала наблюдается короткий отклик при изгибе. Однако разрушение при сдвиге неизбежно произошло из-за недостаточного количества поперечной арматуры, и балка B2 испытала серьезные диагональные трещины между скобами. Наблюдаемый режим отказа каждой первоначально испытанной балки также представлен в таблице 5. Также следует отметить, что разрушение образца B5 произошло из-за разрушения обеих вертикальных опор стальной скобы балки.

С другой стороны, балки с оболочкой B3-J, B4-J и B5-J показали режим пластического разрушения при изгибе (см. Фотографии справа на рис. 7).Во время повторных испытаний на этих образцах образовались трещины при изгибе, и они показали возрастающее поведение после текучести до предельной прочности и окончательного разрушения верхней бетонной зоны сжатия (см. Также рисунки 8 (b) и 8 (c)). Балка B2-J с рубашкой продемонстрировала комбинированный режим разрушения изгиба и сдвига, как и у соответствующей исходной балки B2. Вначале наблюдалось растрескивание при изгибе, и нижние стальные стержни поддались. Однако в конце балка B2-J вышла из строя под действием сдвига из-за разрушения U-образного хомута рубашки (см. Также рисунок 8 (а)).

Балка B1-J с рубашкой показала интенсивное диагональное растрескивание, хрупкое разрушение при сдвиге и резкое обрушение. Подчеркивается, что, хотя предельная пропускная способность балки B1-J была увеличена примерно в 3 раза по сравнению с соответствующей первоначально испытанной балкой B1, обе балки показали разрушение при сдвиге и диагональную трещину в одном и том же месте. Это может быть связано с низким значением отношения пролета к глубине балки с рубашкой (), что является типичной характеристикой глубокой балки, которая обычно имеет разрушение при сдвиговом сжатии.Кроме того, известно, что отношение пролета к глубине является основным параметром конструкции, который существенно влияет на механизм разрушения при сдвиге, и по мере уменьшения этого отношения прочность на сдвиг значительно увеличивается из-за действия дуги.

4. Теоретический анализ

Оценки прочности на изгиб и сдвиг испытанных балок также включены в это исследование, чтобы обеспечить элемент сравнения и дальнейшего обсуждения данных испытаний. Кроме того, этот теоретический анализ направлен на оценку монолитных факторов пропускной способности при выходе и предельной мощности балок с рубашкой.В таблице 6 представлены расчетные значения следующих нагрузок с учетом использованной испытательной установки для свободно опертой балки с двумя симметричными сосредоточенными нагрузками в середине пролета и чистым пролетом сдвига a = 600 мм: где:: нагрузка, соответствующая расчетной прочности на изгиб при пределе текучести (),: нагрузка, соответствующая расчетной прочности на изгиб при пределе (), и: нагрузка, соответствующая расчетной максимальной прочности на сдвиг ().

Изгиб-сдвиг Название балки (кН) (кН) (кН) (кН) Ожидаемый отказ режим (кН) (кН) B1 291. 7 365,7 169,8 161,3 Сдвиг — — — 161,3 0,67 — B1-J 324,1 400,6 450,0 389 Изгиб-сдвиг 324,1 — 0,97 385,0 — 0,84 B2 31,2 39,5 59,2 39.2 Изгиб-сдвиг 31,2 0,96 — 39,2 0,93 — B2-J 47,2 56,7 96,8 91,2 Изгиб 47,2 — 0,88 56,7 — 0,97 B3 60,4 67,2 54,8 51,0 Сдвиг — — — 51. 0 1,10 — B3-J 70,3 79,7 118,0 130,4 Изгиб 70,3 — 0,99 79,7 — 1,05 B4 60,7 73,9 64,2 56,2 Сдвиг — — — 56,2 1,02 — B4-J 70.0 84,8 107,2 122,7 Изгиб 70,0 — 0,99 84,8 — 0,94 B5 60,4 67,0 66,6 64,3 60,4 0,97 — 64,3 0,96 — B5-J 69,9 79,7 101,6 131. 1 Изгиб 69,9 — 1,01 79,7 — 1,04

Вышеупомянутые прочности на изгиб и сдвиг испытанных балок были рассчитаны с использованием модифицированная теория поля сжатия (MCFT) и реализация программного пакета Response-2000 [22, 23]. Response-2000 — это программа секционного анализа, разработанная Бенцем в Университете Торонто под руководством Коллинза [23].Сдвиговая способность балок также была оценена с использованием теоретического анализа, предложенного Зарарисом и Пападакисом [24–26] (см. Значения в таблице 6).

Сравнение расчетных значений нагрузки при текучести и предельной нагрузке из-за изгиба и, соответственно, из-за сдвига, указывает на потенциальный (или «ожидаемый») режим разрушения испытанных балок, как указано в таблице. 6. В частности, «изгиб» возникает, когда «слабым» компонентом является прочность на изгиб, а расчетная нагрузка предельной прочности на сдвиг выше, чем нагрузка предельной прочности на изгиб ().Таким образом, ожидается реакция на изгиб, и расчетная нагрузка текучести равна нагрузке прочности на изгиб при текучести (), тогда как расчетная максимальная нагрузка равна нагрузке предельной прочности на изгиб (). Кроме того, «сдвиг» возникает, когда «слабым» компонентом является прочность на сдвиг, а нагрузка прочности на изгиб при текучести выше, чем нагрузка предельной прочности на сдвиг (). Таким образом, ожидается отклик на сдвиг, а рассчитанная максимальная нагрузка равна нагрузке предельной прочности на сдвиг ().Комбинация «изгиб-сдвиг» возникает, когда расчетная нагрузка предельной прочности на сдвиг находится в диапазоне между нагрузками прочности на изгиб при текучести и при пределе (). Таким образом, ожидается довольно комбинированный ответ, и расчетная нагрузка при текучести равна нагрузке прочности на изгиб при текучести (), тогда как расчетная максимальная нагрузка равна нагрузке предельной прочности на сдвиг (). Сделан вывод, что для большинства исследованных балок наблюдаемый и ожидаемый режим отказа из таблиц 5 и 6, соответственно, очень хорошо согласуются.

Также достигается хорошее согласие между экспериментальными и расчетными значениями нагрузок при текучести и при максимальной нагрузке первоначально испытанных балок (см. Отношения экспериментальных значений нагрузок к расчетным / и / в Таблице 6 для начальных балки B1, B2, B3, B4 и B5).

Аналитические результаты, представленные в таблице 6, относятся как к исходной, так и к балкам с рубашкой. Расчетные значения нагрузок при текучести и максимальной мощности балок с оболочкой используются для оценки монолитных факторов, связанных с прочностью балок.По этой причине был проведен упрощенный анализ для модернизированных балок, предполагающих идентичную геометрию и однородное бетонное поперечное сечение с характеристиками бетона исходных балок. При анализе учитывалась вся стальная арматура исходной балки и рубашки. Анализ многослойной композитной балки, свойства SCC, повреждения исходной балки, передача сдвига и относительное скольжение на границе раздела между исходным бетоном и SCC оболочки не были приняты во внимание. Представленные здесь аналитические результаты основаны на существующих теоретических выражениях. Расчетные значения нагрузки балок с рубашкой, показанные в таблице 6, представляют коэффициент монолитности для нагрузки при пределе текучести и для максимальной нагрузки

. Известно, что для практических целей показатели реакции элементов с оболочкой, такие как меры сопротивления и деформации Предел текучести и предела обычно получают путем применения соответствующих множителей к соответствующим свойствам монолитных элементов с идентичной геометрией.Множители упоминаются в литературе как монолитные коэффициенты. Факторы монолитности используются в практических правилах для удобства, так как механика комбинированного действия элементов RC с оболочкой слишком сложна для практических расчетов [1].

На основании значений коэффициента монолитности для нагрузки при пределе текучести и для максимальной нагрузки в таблице 6 можно сделать вывод, что балки с оболочкой B3-J и B5-J, по-видимому, действуют более или менее монолитно, поскольку значения и очень близки к 1. 0. Однако балки с оболочкой B1-J, B2-J и B4-J, по-видимому, демонстрируют значительное относительное скольжение на границе раздела между исходным бетоном и SCC оболочки. Это также можно проверить по фотографиям на рис. 8. Таким образом, для точного прогнозирования всего отклика этих модифицированных образцов требуется подробный анализ.

Экспериментальная программа этого исследования включает 10 монотонных четырехточечных нагрузочных испытаний на изгиб 5 исходных RC-балок, поврежденных при сдвиге, и после их восстановления с использованием усиленных U-образных кожухов SCC, эти 5 модернизированных балок повторно протестированы при той же нагрузке.Основная цель этого исследования — изучить применение этого метода обшивки SCC для восстановления балок RC, поврежденных сдвигом. На основании результатов испытаний, представленных здесь, сделаны следующие заключительные замечания. (I) Рассмотренная оболочка SCC кажется простой в применении и достаточно эффективной методикой восстановления поврежденных балок RC, поскольку способность балок с оболочкой была полностью восстановлена. или улучшенные по сравнению с первоначально испытанными образцами. (ii) Наблюдалось значительное увеличение несущей способности, которая варьировалась от 35% до 200% для модернизированных балок по сравнению с соответствующими начальными балками.(iii) Общие конструктивные характеристики большинства балок с рубашкой были существенно улучшены по сравнению с исходными образцами, поврежденными сдвигом. Балки с рубашкой B3-J, B4-J и B5-J продемонстрировали чистый изгиб и повышенную пластичность, тогда как соответствующие первоначально протестированные балки B3, B4 и B5 продемонстрировали типичный отклик на хрупкий сдвиг. Кроме того, хотя модифицированный образец B2-J не выдержал комбинированного режима изгиба и сдвига, очень похожего на соответствующий исходной балке B2, балка с рубашкой продемонстрировала повышенную пластичность смещения.(iv) Глубокие балки B1-J и B1 показали резкое разрушение при сдвиге и серьезные диагональные трещины в одном и том же месте. Хотя предельная пропускная способность модифицированной балки B1-J увеличилась примерно в 3 раза по сравнению с первоначально испытанной балкой B1, возникают вопросы о способности оболочки SCC изменять реакцию на хрупкий сдвиг глубокой балки на более пластичную. Кроме того, поскольку балка B1 имеет большие размеры поперечного сечения, чем другие исследованные образцы, очевидно, возникают вопросы масштабного эффекта.(v) Коэффициенты монолитности для предельной мощности и предельной мощности балок с рубашкой были рассчитаны и представлены здесь для практических целей. Большинство исследованных модернизированных образцов показали относительное скольжение на границе между исходным бетоном и SCC рубашки.

Аннотации

:	Ширина и высота поперечного сечения балки
:	Эффективная глубина балки
:	Пролет балки
:	Отношение пролета к глубине
:	Средняя цилиндрическая прочность бетона на сжатие
:	Средняя прочность бетона на растяжение при раскалывании
:	Отношение общей стальной арматуры при продольном растяжении
:	Коэффициент общей поперечной арматуры стали
:	Экспериментальное значение нагрузки при текучести
	Экспериментальное значение максимальной нагрузки
:	Экспериментальное значение увеличение нагрузки за счет оболочки
:	Эксперимент общее значение прогиба при текучести
	Экспериментальное значение прогиба при разрыве
	Экспериментальное значение пластичности смещения
:	Расчетное значение нагрузки при текучести
:	Расчетное значение максимальной нагрузки
:	Нагрузка, соответствующая расчетной прочности на изгиб при текучести
:	Нагрузка, соответствующая расчетной прочности при изгибе при предельной
:	Нагрузка что соответствует расчетной максимальной прочности на сдвиг
:	Нагрузка, которая соответствует расчетной максимальной прочности на сдвиг с использованием теоретического анализа, предложенного Зарарисом и Пападакисом [24–26]
:	Расчетная прочность на изгиб при текучести
:	Расчет Максимальный предел прочности при изгибе
:	Расчетная максимальная прочность на сдвиг
:	Коэффициент монолитности для нагрузки при текучести
	Коэффициент монолитности для максимальной нагрузки.

Благодарности

Мы благодарны К. К. Сидерису, доценту Университета Демокрита во Фракии, за помощь и знания о свойствах самоуплотняющегося бетона. Мы также ценим вклад инженеров-строителей К. П. Пападопулоса и Д. Фотиса в экспериментальный проект.

Анализ разрушения бетонных и железобетонных балок с разной степенью армирования

Простые бетонные и слегка армированные бетонные балки

Первый этап научных исследований был сфокусирован на распознавании процесса зарождения трещин в простом и слабо армированном бетоне. бетонные балки.Экспериментальные исследования проводились на 3-х плоских бетонных балках и 3-х балках из слегка армированного бетона (степень армирования 0,12%). Балки были испытаны на четырехточечный изгиб. Балки были нагружены двумя сосредоточенными силами, которые прикладывались снизу вверх в одной трети пролета. Применение перевернутого способа нагружения и процедуры нагружения принудительным смещением позволило замедлить процесс разрушения и точно наблюдать за развитием трещины. Нагрузка осуществлялась по деформации, контролируемой с помощью гидравлических домкратов с калиброванными датчиками.Балки выполнены из бетона нормальной прочности. Кварцитовый заполнитель максимального размера \ (D _ {\ mathrm {max}} = 32 ~ \ hbox {мм} \) был использован для изготовления бетонной смеси. Основные свойства бетона проверены стандартными методами. Прочность бетона на сжатие была проверена на 21 цилиндре \ (\ upphi 150/300 ~ \ hbox {мм} \), и полученное среднее значение составило \ (f_ \ mathrm {c} = 20,4 ~ \ hbox {МПа} \) (стандартное отклонение \ (s = 2,54 ~ \ hbox {МПа} \)). Прочность бетона на растяжение была измерена на 21 кубе 150/150/150 мм при испытании на раскалывание.{0.7} \) (где \ (\ alpha _ \ mathrm {F} = 10 \) для \ (D _ {\ mathrm {max}} = 32 ~ \ hbox {mm} \), \ (f_ \ mathrm {c } \) в МПа). В слегка армированных бетонных балках использовались три стальных стержня диаметром 4,5 мм, а предел текучести стали был равен \ (f_ \ mathrm {y} = 275 ~ \ hbox {MPa} \). Геометрия балки и расположение стальных стержней представлены на рис. 1.

Рис. 1

Геометрия балки и расположение арматуры

Хрупкий характер разрушения наблюдался во всех испытанных балках во время эксперимента, но некоторые различия в Был замечен процесс разрушения, и было получено более высокое сопротивление растрескиванию в слегка армированных бетонных балках по сравнению с измеренным в простых бетонных балках.В простых бетонных балках сразу после появления первой изгибной трещины было замечено внезапное хрупкое разрушение. В слегка армированных бетонных балках с коэффициентом усиления 0,12% разрушение также было вызвано основной трещиной изгиба, но повреждение балок было замечено при более высоком уровне нагрузки, чем в простых бетонных балках. Трещина разрушения не распространялась так быстро, как в бетонных балках, а разрушающий процесс в слегка армированных бетонных балках продолжал постепенно образовывать две или три трещины.Расположение трещин в простых бетонных и слегка армированных бетонных балках представлено на рис. 3

Расположение трещин в слегка армированных бетонных балках

Рис. 4

Фотография трещины разрушения в балке: a A1 и b B1

Во время эксперимента приложенные нагрузки считывались с калиброванных датчиков которые крепились к гидравлическим домкратам.В простых бетонных балках с датчиков были считаны следующие максимальные силы: 5,10 кН, 5,51 кН, 4,45 кН, а в слегка армированных бетонных балках максимальные силы достигаются: 5,59 кН, 5,44 кН, 5,21 кН. Изгибающие моменты сначала рассчитывались на основе приложенных внешних сил, а затем они были увеличены за счет изгибающих моментов, связанных с собственным весом балок. (Собственный вес балок нельзя было не учитывать в расчетах, так как его вклад в общий изгибающий момент составлял примерно 10%.Было замечено, что изгибающий момент, связанный с появлением первой изгибной трещины, зависел от несущей способности простых бетонных и слегка армированных бетонных балок. Среднее значение момента растрескивания составило \ (M_ \ mathrm {cr, E} = 5.08 ~ \ hbox {kN ~ m} \) в простых бетонных балках и \ (M_ \ mathrm {cr, E} = 5.39 ~ \ hbox { кН ~ м} \) в слегка железобетонных балках. Момент растрескивания, который определял несущую способность слегка армированных бетонных балок, был больше момента растрескивания в бетонных элементах.Различие в процессе разрушения, связанное с развитием изгибных трещин в простых и слабоармированных бетонных балках, можно наблюдать при сравнении кривых нагрузка – прогиб, полученных в ходе эксперимента (см. Рис. 5). Значительно более медленное образование трещин в слегка армированных бетонных балках привело к почти в четыре раза большему прогибу слегка армированных бетонных балок по сравнению с прогибом, измеренным в простых бетонных балках.

Рис. 5

Кривые нагрузки-прогиба плоских и слегка армированных бетонных балок

Экспериментальные результаты показали, что наличие арматуры изменяет процесс растрескивания и влияет на сопротивление растрескиванию в железобетонных изгибаемых элементах, даже при армировании соотношение низкое.{2} / 6 \) — модуль сечения).

Чтобы лучше понять явления, связанные с разрушением бетона при растяжении, и исследовать влияние продольных стальных стержней на возникновение и распространение трещин в изгибных балках, было проведено численное моделирование. В численных расчетах, выполненных методом конечных элементов, реализована теория нелинейной механики разрушения и применена модель разупрочнения растянутого бетона. Модель была получена из концепции фиктивной трещины, предложенной Hillerborg et al.[12] и улучшены позже Bažant и Oh [13], Cedolin et al. [14]. Модель основана на предположении, что трещина начинает развиваться в зоне процесса разрушения, когда растягивающее напряжение достигает прочности бетона на растяжение \ (\ sigma = f_ \ mathrm {ct} \). Бетон в зоне процесса разрушения частично поврежден, но все еще способен передавать напряжение. Деформационное размягчение растяжимого бетона позволило передать напряжение размазанной трещины до тех пор, пока раскрытие трещины w не достигнет критического раскрытия трещины \ (w_ {1} \).Процесс растрескивания начинается, когда существующие микротрещины начинают расти и сливаться. При дальнейшем росте микротрещин происходит разрушение бетонных связей, и в конечном итоге процесс приводит к образованию макротрещины. Основная идея образования макротрещины проиллюстрирована на рис. 6.

Рис. 6

Образование макротрещины в результате действия изгибающего момента

При формулировке закона разупрочнения учитывается концепция энергии разрушения. Энергия разрушения \ (G_ \ mathrm {F} \) — это энергия, поглощенная на единицу площади трещины во время образования трещины (уравнение.2). Энергия разрушения соответствует площади под кривой раскрытия трещины под напряжением \ (\ sigma -w \), полученной в результате испытания бетона на растяжение. Поведение растяжимого бетона до и после пика, полученное во время испытания, представлено на рис. 7a, и для практического анализа методом конечных элементов его можно упростить с помощью билинейных кривых, предложенных в Модельном коде [11] (рис. {w_1} \ sigma \ hbox {d} w \ end {выровнено} $$

(2)

Фиг.7

Характеристика бетона на растяжение (описание в тексте)

Численные расчеты проводились с использованием модуля APAK0 коммерческой программы ALGOR. Модуль основан на модифицированном методе Ньютона – Рафсона, который применим для нелинейного анализа. Балка моделировалась трехмерными шести- или восьмиузловыми кирпичными элементами в объеме балки и элементами фермы в узкой зоне процесса разрушения. Ширина зоны процесса разрушения была выбрана равной \ (w_ \ mathrm {c} = 10 ~ \ hbox {мм} \) на основании результатов ранее проведенного численного анализа [17].В процессе разрушения бетон при растяжении моделировался как нелинейный материал в соответствии с Модельным Кодексом (рис. 7b, c), а для сжатого бетона применялась одноосная модель, поскольку предполагался низкий уровень сжимающего напряжения. За пределами технологической зоны бетон моделировался как упругий материал. Интегрирование второго порядка использовалось для формулировки матрицы жесткости для кирпичных элементов. Узлы в кирпичных и ферменных элементах имели три степени свободы. Сетка МКЭ представлена ​​на рис.8.

Рис. 8

В результате расчетов методом МКЭ получено распределение нормальных напряжений \ (\ sigma _ {xx} \) в зоне процесса разрушения в плоском бетоне и слегка армированной бетонной балке с коэффициентом армирования. 0,12% на следующих этапах загрузки (см. Рис. 9).

Рис. 9

Распределение нормальных напряжений в бетоне в зоне процесса разрушения: — плоская бетонная балка ; b слегка армированная бетонная балка

Анализируя развитие нормального напряжения в зоне процесса разрушения, можно заметить, что процесс разрушения в балках из бетона в значительной степени связан с деформационным размягчением растяжимого бетона.Распределение напряжений носит линейный характер до тех пор, пока растягивающее напряжение не достигнет прочности бетона на растяжение \ (f_ \ mathrm {ct} \) в крайнем верхнем крае зоны растяжения. Поскольку бетон не является эластичным и совершенно хрупким материалом, мы можем наблюдать прогрессирующий процесс растрескивания, который приводит к образованию макротрещин. Внутри зоны процесса разрушения в более глубоких волокнах нормальное напряжение достигает прочности бетона на растяжение, тогда как на верхнем уровне зоны растяжения напряжение уменьшается до нуля.Влияние деформационного разупрочнения на образование трещин объясняет, почему более высокие экспериментальные моменты растрескивания по сравнению с теоретическим расчетом получены во время испытаний на изгибаемых бетонных балках с армированием и без него. Кроме того, наличие арматуры вызывает дальнейшее увеличение сопротивления растрескиванию в слегка армированной бетонной балке. Связь между бетоном и стальными стержнями влияет на интенсивность напряжений вблизи арматуры и, как следствие, замедляет весь процесс образования трещин.Различие в механизме образования трещин отчетливо видно при сравнении распределения нормальных напряжений на одном уровне нагрузки для простого бетона и слегка армированной бетонной балки (см. Рис. 10). Проведенное численное моделирование позволяет объяснить менее хрупкий характер трещинообразования в слабоармированных бетонных балках по сравнению с гладкими бетонными балками.

Рис. 10

Сравнение распределения нормальных напряжений в зоне процесса разрушения при том же уровне нагрузки

Железобетонные балки средней и высокой степени

На втором этапе исследования целью анализа было изучение эффективности продольной арматуры в балках с нормальной и высокой степенью армирования.Экспериментальные исследования проводились на продольно-железобетонных балках, в которых коэффициент армирования составлял 0,9%, 1,3% и 1,8%. Следует отметить, что в балках не использовалась поперечная арматура. Балки были испытаны на трехточечный изгиб. Нагрузка прикладывалась прямо с испытательной машины. Балки имели длину 2,05 м, а эффективный пролет балок во время испытаний составлял 1,8 м. Балки были сделаны из бетона с максимальным размером заполнителя \ (D _ {\ mathrm {max}} = 16 ~ \ hbox {mm} \).Основные свойства бетона проверены стандартными методами. Прочность бетона на сжатие была проверена на 27 цилиндрах \ (\ upphi 150/300 ~ \ hbox {мм} \), и полученное среднее значение составило \ (f_ \ mathrm {c} = 35 ~ \ hbox {МПа} \) (стандартное отклонение \ (s = 5,6 ~ \ hbox {МПа} \)). Прочность бетона на растяжение была измерена на 32 кубах размером 150/150/150 мм при испытании на растяжение при раскалывании. Полученное среднее значение прочности на разрыв при раскалывании составило \ (f_ \ mathrm {ct, sp} = 3,5 ~ \ hbox {МПа} \) (стандартное отклонение \ (s = 0,4 ~ \ hbox {МПа} \)), а осевое предел прочности при растяжении рассчитывали как \ (f_ \ mathrm {ct} = 0.9f_ \ mathrm {ct, sp} = 3,15 ~ \ hbox {МПа} \). Модуль упругости был измерен на 19 цилиндрах \ (\ upphi 150/300 ~ \ hbox {мм} \), а среднее значение было \ (E_ \ mathrm {c} = 41400 ~ \ hbox {MPa} \) (стандартное отклонение \ (s = 3650 ~ \ hbox {МПа} \)). В качестве продольной арматуры использовались стальные стержни диаметром 12 мм или 18 мм. Характерный предел текучести стальных стержней составил \ (f_ {yk} = 500 ~ \ hbox {МПа} \). Геометрия балок и расположение стальных стержней представлены на рис. 11. В статье представлены избранные результаты более всестороннего научного исследования.Дополнительные анализы поведения балок из-за напряжения сдвига были опубликованы в [18, 19].

Рис. 11

Геометрия балки и арматура

Во всех испытанных балках первые трещины возникли при одинаковом уровне нагрузки в середине пролета и распространились в вертикальном направлении. По мере увеличения нагрузки в середине пролета и по направлению к опорным областям образовывалось больше изгибных трещин, а существующие вертикальные трещины становились незначительно шире и глубже. При дальнейшем увеличении нагрузки вертикальные трещины, расположенные вблизи опор, начали менять свою ориентацию и превращаться в наклонные.Распределение и количество трещин, а также их ширина и длина варьировались в зависимости от степени армирования. Распределение трещин представлено на рис. 12, где числа в кружках описывают порядок появления трещин. Фотодокументация трещины разрушения в железобетонной балке представлена ​​на Рис. 13.

Рис. 12

Распределение трещин в балке с коэффициентом армирования 0,9%, 1,3% и 1,8%

Рис. 13

Фотография трещина разрушения в балке: a OII-1, b OIII-1 и c OI-1

В зависимости от соотношения армирования в испытуемых элементах наблюдались разные режимы разрушения.

Стабильный рост вертикальных трещин наблюдался в умеренно армированной балке со степенью армирования 0,9%. Такое усиление эффективно предохраняло от внезапного выхода из строя. Наблюдалось медленное развитие нескольких изгибных трещин, и произошло разрушение из-за изгиба. Балка вышла из строя при приложенной нагрузке \ (F_ \ mathrm {max} = 66 ~ \ hbox {kN} \), и максимальный изгибающий момент достиг \ (M_ \ mathrm {ult} = 29,7 ~ \ hbox {kN ~ m} \ ) (\ (M_ \ mathrm {ult} = V_ \ mathrm {ult} ~ a \), где \ (V_ \ mathrm {ult} = F_ \ mathrm {max} ~ / 2 \) и a — расстояние от опоры к приложенной нагрузке).Была достигнута полная способность к изгибу, связанная с достижением предела текучести стальных стержней.

В более высоких железобетонных балках с коэффициентом продольного армирования 1,3% и 1,8% после образования изгибной трещины также образуется диагональная трещина в опорной зоне балок. Одна большая диагональная трещина образовалась из трещины изгиба из-за напряжения сдвига, которое заставило трещину изгиба в области сдвига изменить свою ориентацию и стать диагональной трещиной. В испытанных балках поперечная арматура не применялась, поэтому развитие наклонных трещин вызвало сдвиг, хрупкое разрушение.Балки вышли из строя вскоре после появления главной диагональной трещины. Поскольку поперечные силы управляли разрушением в более высоких железобетонных балках, полная способность к изгибу из-за примененной продольной арматуры не была достигнута. Продольная арматура повлияла на способность к сдвигу сильно армированных бетонных балок. С увеличением коэффициента усиления было замечено увеличение силы сдвига при растрескивании, что привело к появлению диагональной трещины \ (V_ \ mathrm {cr} \) и предельной силы сдвига при разрушении \ (V_ \ mathrm {ult} \).(Сила сдвига при растрескивании рассчитывалась как половина приложенной нагрузки в момент образования первой диагональной трещины \ (V_ \ mathrm {cr} = F_ \ mathrm {cr} / 2 \), а предельная сила сдвига была рассчитана как половина приложенной нагрузки при разрушении \ (V_ \ mathrm {ult} = F_ \ mathrm {max} / 2 \).) В балке с коэффициентом усиления 1,3% силы сдвига при растрескивании составили \ (V_ \ mathrm { cr} = 30 ~ \ hbox {кН} \), а предельная сила сдвига была \ (V_ \ mathrm {ult} = 37,5 ~ \ hbox {kN} \), тогда как в балке коэффициент усиления 1.9%, сила сдвига при растрескивании составляла \ (V_ \ mathrm {cr} = 37 \ hbox {кН} \), а максимальная сила сдвига достигла \ (V_ \ mathrm {ult} = 43,5 ~ \ hbox {kN} \). Можно заметить, что предельные силы сдвига были выше, чем силы сдвига при растрескивании, и поэтому процесс разрушения, вызванный наклонными трещинами, не шел быстрым путем.

Анализируя процесс растрескивания в балках, можно сделать вывод, что в балках из умеренного железобетона и в балках из сильно армированного бетона после стабилизации изгибного растрескивания появляются диагональные трещины, которые могут наблюдаться медленное развитие нескольких трещин изгиба вплоть до разрушения.На возникновение наклонных трещин влияет деформационное разупрочнение растяжимого бетона, но при прогрессирующем развитии диагональной трещины, по-видимому, преобладают такие механизмы, как блокировка заполнителя и дюбельное действие стальных стержней. Увеличение прочности на сдвиг с увеличением коэффициента армирования показывает, что действие дюбеля играет более важную роль в передаче сдвига в высокоармированных бетонных балках. Основные механизмы передачи напряжений в продольно-железобетонных балках показаны на рис.14. При анализе распространения трещин сдвига может быть применена более продвинутая модель для бетона, например, модель микроплоскости с ослабленным кинематическим ограничением [20].

Рис. 14

Образование диагональной трещины

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Железобетонные мосты с тройниковыми балками

Мост округа Банкомб 240 через реку Суоннаноа в Эшвилле, построенный округом в 1920 году. На железобетонных тройниковых балках остаются следы деревянной опалубки с момента их установки (источник : Файлы осмотра моста NCDOT).Мосты с тавровыми балками имеют монолитные железобетонные балки со встроенными секциями настила по обе стороны от вершин балок. В поперечном сечении балки глубже, чем их секции палубы, что дает Т-образную форму, которая дает им их названия.

Первичная арматурная сталь размещается продольно в нижней части балки, чтобы противостоять натяжению (силам, которые могут разъединять) балки. Дека, образующая верхнюю часть Т-образной формы, подвержена сжатию (силам, которые сжимают или толкают ее вместе).Поскольку бетон сопротивляется сжатию, он концентрируется в настиле вместе с менее прочной арматурной сталью, уложенной по ширине моста.

Развитие тавровой балки в начале 20 века отразило лучшее понимание инженерами сил сжатия и растяжения в железобетонных мостах. Мосты были прочными, потому что арматурная сталь и бетон были размещены там, где они были больше всего необходимы, и экономичными, поскольку материал не тратился впустую.

Т-образные балки заливали как единое целое, независимо от того, сколько параллельных балок требовалось для образования моста.Обычно они использовались для пролетов длиной от 25 до 60 футов, но несколько пролетов позволяли строить длинные мосты. Прежний мост Тарборо (мост округа Эджкомб, 24), который был построен для переноса главной улицы Таррборо (Северная Каролина 33) через реку Тар в 1931 году, имел 10 пролетов одинакового размера, общая протяженность которых составляла 490 футов.

Секция железобетонной двутавровой балки с арматурной сталью, показанной черными кружками (источник: FHWA, Справочное руководство для инспектора мостов, 2012 г.). Торцевые балки начали появляться в Соединенных Штатах между 1905 и 1910 годами и быстро распространились в 1910-х годах.Мосты с тройниковой балкой были впервые использованы в Северной Каролине примерно в 1910 году округами, городами и железными дорогами.

Среди самых старых сохранившихся примеров — три путепровода, построенные Южной железной дорогой с 1917 по 1919 год в Бессемер-Сити (мост округа Гастон, 165), Конкорде (мост округа Кабаррус, 266) и Кингс-Маунтин (мост округа Кливленд, 426). Мосты были частью проекта, важного в истории Южной железной дороги — перестройки, перепланировки, улучшения двойного пути и пересечения дорог на магистральной линии к югу от Вашингтона до Атланты.

Т-образная балка стала одной из самых популярных конструкций, стандартные планы впервые были подготовлены в конце 1919 года. Первые прототипы разбросаны по всему штату, многие из них расположены на нетронутых участках объездных старых государственных маршрутов.

Первые типовые конструкции состояли из трех продольных балок. В конце 1920-х годов стандарты были обновлены для более широких дорог, и более поздние образцы обычно состояли из четырех или более балок.

Т-образные балки повсеместно использовались в 1920-х и 1930-х годах.Они продолжали оставаться популярными в течение 1950-х годов, хотя теперь они столкнулись с конкуренцией со стороны технологии стальных стрингеров в том же диапазоне длин пролета.

К началу 1960-х Государственное управление автомобильных дорог постепенно отказывалось от тройниковой балки в пользу мостов из предварительно напряженных железобетонных балок. Монолитные мосты с тавровыми балками были трудоемкими из-за необходимой опалубки и требовали все более высоких затрат на рабочую силу.

В штате 795 тавровых мостов со сроками постройки с 1916 по 1960 год.

Усиление железобетонной балки (ж / б балки)

Необходимость усиления железобетонной балки или нескольких балок в конструкции обычно вызвана проблемами, связанными с ухудшением характеристик материалов со временем, уменьшением поперечного сечения, коррозией , неправильный первоначальный проект или увеличение нагрузки на здание, когда оно используется для новой цели, отличной от предполагаемой. Эти проблемы могут привести к тому, что существующие стальные стержни в балке станут небезопасными или недостаточными.В таких случаях необходимо применить ряд решений, чтобы сделать их безопасными или достаточными, чтобы выдержать нагрузку.

Ниже приведены некоторые из использованных решений:

Добавление стальных стержней к основной арматуре без увеличения поперечного сечения балки:

Этот процесс выполняется, когда арматура в балке не способна выдерживать нагрузки. применяется к нему. В этом процессе сначала снимается бетонное покрытие как с верхней, так и с нижней стальных стержней.Затем стальные стержни хорошо очищаются и покрываются специальным материалом, предотвращающим коррозию. По всей длине балки под плиту проделываются отверстия диаметром 13мм с шагом 150-250м.

Отверстия в пролете балки

Эти отверстия увеличиваются до полной ширины балки и заполняются эпоксидным материалом с низкой вязкостью. Для крепления новых хомутов устанавливаются стальные соединители. Чтобы закрепить стальные стержни, добавленные к балке, в колонны устанавливаются стальные соединители.Добавленные хомуты закрываются стальной проволокой, и в эти хомуты устанавливается новая сталь. Затем поверхность покрывается связующим эпоксидным материалом. Бетонное покрытие заливается новой сталью и новыми хомутами.

Усиление балки без увеличения площади поперечного сечения

Добавление стальных стержней и увеличение площади поперечного сечения бетона:

Этот процесс выполняется, когда и сталь, и бетон не способны выдерживать нагрузки на балку. из-за дополнительных нагрузок.Приведенные здесь шаги почти такие же, как и в описанной выше процедуре, а именно:

Удаление бетонного покрытия и после очистки арматурной стали покрытие ее материалом, предотвращающим коррозию. Просверливание отверстий по всей балке и на всю ширину под плитой с шагом 150-250 мм. Эти отверстия заполняются цементным раствором с низкой вязкостью. Для крепления новых хомутов устанавливаются стальные соединители. А для крепления стальных стержней, добавленных к балкам, в колонны устанавливаются стальные соединители.

Усиление балки путем добавления стальных стержней и увеличения площади поперечного сечения бетона

Добавленные хомуты закрываются стальными тросами, и в эти хомуты устанавливают новую сталь. Затем бетонная поверхность покрывается специальным материалом, который обеспечивает сцепление старого и нового бетона непосредственно перед заливкой бетона, который представляет собой бетон с низкой усадкой.

Добавление стальных пластин к балке:

Когда необходимо усилить сопротивление балки приложенному моменту или напряжению сдвига, стальные пластины прикрепляются к балкам после того, как они спроектированы с соответствующим размером и толщина.Порядок действий следующий:

Сначала очищается поверхность бетона, на которую предполагается прикрепить плиты. Затем эта поверхность покрывается связующим эпоксидным материалом. В бетонной поверхности, а также в плитах проделываются отверстия, а поверх плит укладывается слой эпоксидного раствора толщиной 5 мм. Эти стальные пластины затем прикрепляются к бетону с помощью болтов.

Усиление балки путем добавления стальных пластин

В некоторых случаях необходимо уменьшить нагрузку на балку, которую необходимо усилить до выполнения вышеуказанных процедур.Это уменьшение нагрузки может быть частичной или полной разгрузкой. Это возможно, разместив стальные балки сверху или снизу бетонной балки.

Снижение нагрузки на балку за счет использования стальной балки. Техника усиления существующего здания

Проектирование железобетонных балок | Типы бетонных балок и перекрытий

НОВОСТИ | ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ | ЛИСТ

Железобетонные балки — это структурные элементы, которые несут нагрузку, вызывающую изгиб балки, элемента или материала, которые обычно лежат на той части, на которой структурный элемент располагается на своей последней части.Балка — это своего рода балка, которая несет одну или дополнительные балки меньшего размера.

Марок бетонных балок:

Простые бетонные балки — Простая бетонная балка обозначает балку с одним пролетом, поддерживаемым в ее последней части, без ограничения в части, на которой располагается структурный элемент.

Простая балка часто называется балкой с простой опорой. Ограничение означает негибкую связь или дополнительную длину стержней в форме крючков на опоре.

Непрерывная балка — это балка, которая опирается на две опоры.Это может быть одиночная балка, предлагаемая для больших расстояний между стенами или колоннами, вместе с половинными частями, на которых расположены структурные элементы меньших балок, или одиночная непрерывная балка для полного пролета конструкции со стеновыми опорами или равноудаленной колонной.

Полунепрерывная балка: полунепрерывная балка означает балку, имеющую две длины с ограничением или без ограничения на две самые дальние последние части.

Консольная балка — консольные балки поддерживаются одним концом, а другой конец выступает над стеной или опорой.

Плиты изготавливаются в виде горизонтальных плоскостей, как правило, плоских для крыш зданий, полов, мостов и различных конструкций. Плита могла поддерживаться через стены или через железобетонные балки, как правило, равномерно образованные плитой или через колонны, или через конструкционные стальные балки, или через основание. Плиты делятся на шестнадцать видов.

Различные типы бетонных плит в строительстве. В строительстве используются шестнадцать различных типов плит.Некоторые из них не работают, а некоторые обычно используются повсюду.

Сорт бетонных плит:

Обычная плита, плоская плита, пустотная плита или пустотная ребристая плита, вафельная плита, жесткая плита, скатная плита крыши, плита предварительного натяжения, плита после натяжения, плита для подвешивания кабеля, проекционная плита, плита низкой крыши, утонувшая плита, Плита на плите класса / сорта, плита для кухни, плита с навесом, плита с арками, плита купола и разные плиты.

Чтобы получить более подробную информацию, пройдите по следующей ссылке на видео www.youtube.com

«Экспериментальное исследование армированных волокном бетонных балок» Каррара Али Аль-лами

Дата публикации

Весна 6-1-2015

Название степени

Магистр наук (MS) в области гражданской и экологической инженерии

Отделение

Гражданская и экологическая инженерия

Субъектов

Бетон, армированный волокнами — Испытания, Бетонные балки — Испытания, Сдвиг (Механика), Металлические волокна, Полипропиленовые волокна

Физическое описание

1 Интернет-ресурс (x, 106 стр.)

Аннотация

Прочность на сдвиг фибробетонных балок была изучена в этом исследовательском проекте.Были исследованы три типа волокон: стальное волокно с крючковатым концом, гофрированное стальное волокно и гофрированное моноволокно из полипропилена. Программа экспериментов включала пять образцов пучка. Две из балок были контрольными образцами, в которых один был усилен с минимальным усилием сдвига в соответствии с ACI 318, а другой не имел никакого усиления сдвига. Каждый из трех других образцов был армирован одним из вышеупомянутых волокон в объемном соотношении 1%. В дополнение к образцам пучка были также изготовлены три призмы для каждого типа волокна, чтобы определить их ударную вязкость.

Целью этого исследования было изучить следующие вопросы для средней и высокой прочности бетона: 1) оценить эффективность каждого типа волокон на прочность на сдвиг, 2) изучить прочность на сдвиг, ударную вязкость, структуру трещин и близкую к пределу нагрузку. ширину трещины в каждой балке и 3) для определения того, обеспечивает ли использование 1% объемного отношения волокон в качестве армирования на сдвиг в балках адекватные характеристики прочности и жесткости, сравнимые с армирующей сталью, используемой в качестве арматуры с минимальным сдвигом.

Результаты показали, что все три типа волокон увеличили сдвиговую способность образцов балки больше, чем балка, армированная минимальным усилием сдвига. Более того, некоторые из используемых волокон могут сместить тип разрушения с разрушения при чистом сдвиге на комбинированное разрушение при изгибе-сдвиге или разрушение при чистом изгибе.

Права

Защищено авторским правом. URI: http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/ Этот элемент защищен авторским правом и / или смежными правами. Вы можете использовать этот элемент любым способом, который разрешен законодательством об авторском праве и смежных правах, применимым к вашему использованию.Для других целей вам необходимо получить разрешение от правообладателей.

Постоянный идентификатор

http://archives.pdx.edu/ds/psu/15463

Рекомендуемое цитирование

Ал-лами, Каррар Али, «Экспериментальное исследование армированных волокном бетонных балок» (2015). Диссертация и тезисы. Бумага 2296.
https://doi.org/10.15760/etd.2293

.