Железобетонные балки: размеры, расчет на прогиб, гост

Расчет балки

При расчете стальных балок необходимо руководствоваться СП 16.13330 «Стальные конструкции».

В данном обзоре я рассмотрю расчет балок 1-го класса напряженно-деформированного состояния (напряжения по всей площади напряжения не превышают расчетного сопротивления стали). Расчёт подкрановых, бистальных, защемленных и многопролетных балок будет рассмотрен отдельно.

Элементы конструкции должны иметь запас прочности по 1-му  и 2-му предельному состоянию.

По 1-му предельному состоянию проверяется прочность элементов. Нагрузки для расчета по 1-му предельному состоянию выше, чем по 2-му предельному состоянию т.к. используются коэффициенты запаса для нагрузок.

По 2-му предельному состоянию проверяются деформации конструкции.

Расчеты по 1-му предельному состоянию:

  1. Расчет на прочность при действии изгибающего момента
  2. Расчет на прочность при действии поперечной силы
  3. Расчет на прочность стенки балки при действии сосредоточенной силы
  4. Расчет на прочность в опорном сечении
  5. Расчет на общую устойчивость
  6. Расчет на устойчивость стенок и поясных листов балки

Расчеты по 2-му предельному состоянию:

1.       Расчет на прочность при действии изгибающего момента

В первую очередь необходимо подобрать балку по изгибающему моменту.

Прочность стальной балки на изгиб проверяется по следующей формуле (п.8.2.1 СП 16.13330.2011 или 5.12 СНиП II-23-81*):

где M – максимальный момент, возникающий в балке (находится по эпюре моментов);

Wn,min – момент сопротивления сечения (находится по таблице или вычисляется для данного профиля), у сечения обычно 2-а момента сопротивления сечения, в расчетах используется Wx если нагрузка перпендикулярна оси х-х профиля или Wy если нагрузка перпендикулярна оси y-y;

Ry – расчетное сопротивление стали при изгибе (задается в соответствии с выбором стали);

γc – коэффициент условий работы (данный коэффициент можно найти в таблице 1 СП 16.13330.2011 Стальные конструкции либо таблице 6* СНиП II-23-81) для балок сплошного сечения коэффициент равен 0,9, при расчете по сечению, ослабленному отверстиями 1,1.

Из этой формулы можно вычислить минимально требуемый момент сопротивления сечения.

Вначале вычисляем максимальный момент от нагрузок. На этом этапе мы еще не знаем массу балки и ее можно не учитывать при предварительном расчете.

Далее выбираем марку стали. При выборе марки стали необходимо учитывать класс конструкции и климатические условия эксплуатации – если конструкция эксплуатируется в холодном климате в неотапливаемом здании, то марка стали не должна быть хрупкой.

Прочность стали выбирается исходя из экономического расчета – несмотря на то, что с увеличением марки стали ее стоимость увеличивается, сечение балки из более прочной стали может быть меньше и соответственно будут меньше нагрузки.

Для того, чтобы выбрать оптимальную марку стали необходимо сделать несколько расчетов и оценить их.

После того, как мы предварительно рассчитали минимальный момент сопротивления сечения (Wn) подбираем из сортамента профиль, имеющий W не много выше чем требуемый и имеющий наименьшую массу. Для балок оптимальным профилем является двутавр, швеллер.

Возможно использование составного сечения из листов. При расчете важно правильно учесть положение профиля – Wx используется, если ось x-x перпендикулярна направлению приложения нагрузки.

Соответственно профиль необходимо располагать так, чтобы момент сопротивления сечения был максимальным (от того как расположить профиль многое зависит).

После выбора сечения необходимо прибавить к изгибающему моменту момент, создаваемый массой балки и вновь проверить сечение.

Если балка расположена под углом, то расчет прочности при изгибе производят по следующей формуле:

где требуется разложить силу на направляющие по оси х-х и у-у и отдельно вычислить максимальные моменты Mx и My вокруг оси х-х и у-у соответственно.

В СП 16.13330.2011 дополнительно требуют учитывать бимомент, формула выглядит следующим образом:

где

x и y — расстояния от главных осей до рассматриваемой точки;

Ixn,Iyn — моменты инерции сечения, находятся по таблице согласно ГОСТ-у на выбранный профиль;

B — бимомент;

Iω — секториальный момент инерции сечения, можно найти в приложении 3 руководства по подбору сечений стальных конструкций;

ω — секториальная площадь.

Здесь рассматриваются несколько точек, как правило 4 крайние точки профиля и для них проверяют условия, знаки подбирают согласно эпюрам напряжения. Подробно расчет профилей с учетом бимомента расписано в книге Д.В.Бычкова Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций.

Для прогонов наклонной кровли из швеллера для упрощения расчета бимомент можно не учитывать т.к. он разгружает профиль на 10-15%, и это будет запасом прочности. В других случаях рекомендуется принимать конструктивные меры препятствующие возникновению закручивающего момента.

2.       Расчет на прочность при действии поперечной силы

Далее необходимо проверить профиль на действие касательных (поперечных) сил по формуле:

где Q – наибольшая поперечная сила (можно определить согласно эпюре Q), для балки наибольшее значение получается на опорах;

S – статический момент сдвигаемой части сечения (определяется по таблице для выбранного профиля);

I – момент инерции сечения (определяется по таблице для выбранного профиля);

tw – толщина стенки балки;

Rs — расчетное сопротивление стали сдвигу, равно 0,58 от Ry согласно Таблице 2 СП 16.13330.2011;

γc – коэффициент условий работы (данный коэффициент можно найти в таблице 1 СП Стальные конструкции) для балок сплошного сечения коэффициент равен 0,9, при расчете по сечению, ослабленному отверстиями 1,1.

Если профиль не удовлетворяет условию, то необходимо увеличить сечение.

3.       Расчет на прочность стенки балки при действии сосредоточенной силы

Расчет на прочность стенки балки, не укрепленной ребрами жесткости, при действии сосредоточенной силы и в опорных сечениях определяют по формуле:

где

здесь F – расчетное значение нагрузки;

lef – условная длина распределения нагрузки;

tw – толщина стенки балки.

Условную длину распределения нагрузки можно определить по формуле

для следующих случаев:

для прокатной балки:

где b – ширина полки швеллера

h – сумма толщины верхней полки и радиуса закругления

для сварной балки:

где h – сумма толщины верхней полки и катета сварного шва.

4.       Расчет на прочность в опорном сечении

Расчет на прочность в опорном сечении балки (при Mx=0 и My=0) следует определять по формулам:

где Aw– площадь сечения стенки,

Af– площадь сечения полки,

Rs–расчетное сопротивление стали сдвигу.

При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формулы необходимо умножить на коэффициент α, который находиться по формуле:

где s – шаг отверстий в одном ряду;

d – диаметр отверстия.

Расчет на прочность для защемленных и неразрезных балок мы рассмотрим отдельно.

5.       Расчет на общую устойчивость

Далее необходимо проверить балку на устойчивость.

Данный расчет можно не выполнять:

а) при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил (плиты железобетонные, плоский или профилированный металлический настил, волнистая сталь и т.п.), непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (с помощью сварки, болтов, самонарезающих винтов), при этом силы трения учитывать не стоит;

б) если условная гибкость сжатого пояса балки меньше предельных значений. Условная гибкость вычисляется по формуле:

Предельное значение гибкости пояса вычисляется по формулам:

при приложении нагрузке к верхнему поясу

при приложении нагрузке к нижнему поясу

независимо от уровня приложения нагрузки при расчете участка балки между связями или при чистом изгибе

где b – ширина сжатого пояса;

t – толщина сжатого пояса;

h – расстояние (высота) между осями поясных листов.

Примечания

  1. Значения предельной гибкости определены при 1≤ h/b ≤6 и 15≤ b/t ≤35; для балок с отношением b/t

Источник: http://buildingbook.ru/raschetbalki.html

Как определить площадь сечения арматуры в жб балке

Тем кто самостоятельно считает строительные конструкции, интересует вопрос, как определить площадь сечения арматуры в жб балке? И если вам необходимо посчитать требуемую площадь сечения арматуры в железобетонном элементе, тогда воспользуйтесь данным примером.

Методика расчета принята согласно «Пособию по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)»

Что бы определить требуемую площадь сечения арматуры в железобетонном элементе нам необходимо знать изгибающий момент (Му), марку бетона, класс арматуры, размер сечения.

Для определения изгибающего момента воспользуйтесь программой для расчета одно и многопролетных балок.

Также нам необходимо знать расчетное значение сопротивления бетона Rb в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение. Его мы берем из таблицы 5.2 СП:

В таблице значения указаны в МПа.

1 МПа = 10.19716213 кГс/см²

Например, для бетона класса В15: Rb=8,5 МПа — это примерно 86,6 кг/см^2

Что бы правильно подобрать требуемую площадь сечения арматуры в железобетонной балке, необходимо знать класс используемой арматуры. Чаще всего в строительстве для армирования железобетонных балок применяют продольную арматуру классом А400 или А500. Зная класс арматуры, мы легко можем подобрать расчетное значение сопротивления арматуры.

По табл. 5.8 СП 52-101-2003 выбираем расчетные значения сопротивления арматуры Rs:

В таблице значения указаны в МПа.

Например, для арматуры классом А400: Rs = 355 МПа — это примерно 3620 кг/см^2.

Также не забудьте учесть привязку к центру арматуры: а=2,5 см (у вас будет свое значение)

После сбора всех данных, можно приступить к расчету.

Как определить площадь сечения арматуры в жб балке. Пример расчета

Или можете воспользоваться готовой программой написанной в Excel

Скачать программу для расчета площади сечения арматуры в жб балке:

После того как мы посчитали требуемую площадь сечения арматуры, необходимо подобрать количество стержней и их диаметр.

В программе реализован способ подбора армирования только одинакового диаметра, а если необходимо подобрать армирование балки с разными диаметрами тогда воспользуйтесь таблицей площади поперечного сечения арматуры:

Выполняя данные рекомендации, вы легко сможете посчитать требуемую площадь сечения арматуры в жб балке.

Похожее

Источник: http://spacecad.ru/selection-of-cross-section-reinforcement/

Калькулятор балок – основные расчеты для перекрытий и стропил + видео

Балки в доме относятся обычно к стропильной системе или перекрытию, и, чтобы получить надежную конструкцию, эксплуатация которой может осуществляться без каких-либо опасений, необходимо использовать калькулятор балок.

На чем строится калькулятор балок

Когда стены уже подведены под второй этаж или под крышу, необходимо сделать перекрытие, во втором случае плавно переходящее в стропильные ноги.

При этом материалы нужно подобрать так, чтобы и нагрузка на кирпичные либо бревенчатые стены не превышала допустимую, и прочность конструкции была на должном уровне.

Следовательно, если вы собираетесь использовать древесину, нужно правильно подобрать балки из нее, сделать расчеты для выяснения нужной толщины и достаточной длины.

Проседанию или частичному разрушению перекрытия могут послужить разные причины, например, слишком большой шаг между лагами, прогиб поперечин, слишком малая площадь их сечения или дефекты в структуре.

Чтобы исключить возможные эксцессы, следует выяснить предполагаемую нагрузку на перекрытие, будь оно цокольное или межэтажное, после чего используем калькулятор балок, учитывая их собственную массу.

Последняя может меняться в бетонных перемычках, вес которых зависит от плотности армирования, для дерева и металла при определенной геометрии масса постоянна. Исключением бывает отсыревшая древесина, которую не используют в строительных работах без предварительной сушки.

На балочные системы в перекрытиях и стропильных конструкциях оказывают нагрузку силы, действующие на изгиб сечения, на кручение, на прогиб по длине.

Для стропил также нужно предусмотреть снеговую и ветровую нагрузку, которые также создают определенные усилия, прилагаемые к балкам.

Также нужно точно определить необходимый шаг между перемычками, поскольку слишком большое количество поперечин приведет к лишней массе перекрытия (или кровли), а слишком малое, как было сказано выше, ослабит конструкцию.

Читайте также:  Что такое газобетон: свойства, вред, экологичность

Как рассчитать нагрузку на балку перекрытия

Расстояние между стенами называется пролетом, и в помещении их насчитывается два, причем один пролет обязательно будет меньше другого, если форма комнаты не квадратная.

Перемычки межэтажного или чердачного перекрытия следует укладывать по более короткому пролету, оптимальная длина которого – от 3 до 4 метров. При большем расстоянии могут потребоваться балки нестандартных размеров, что приведет к некоторой зыбкости настила.

Оптимальным выходом в этом случае будет использование металлических поперечин.

Что касается сечения деревянного бруса, есть определенный стандарт, требующий, чтобы стороны балки соотносились как 7:5, то есть высота делится на 7 частей, и 5 из них должны составить ширину профиля.

В этом случае деформация сечения исключается, если же отклониться от вышеуказанных показателей, то при ширине, превышающей высоту, получится прогиб, либо, при обратном несоответствии – загиб в сторону. Чтобы подобное не получилось из-за чрезмерной длины бруса, нужно знать, как рассчитать нагрузку на балку.

В частности, допустимый прогиб вычисляется из соотношения к длине перемычки, как 1:200, то есть должен составлять 2 сантиметра на 4 метра.

Теперь обратимся к формулам. Тот же прогиб, о котором говорилось ранее, рассчитывается так: fнор = L/200, где L – длина пролета, а 200 – допустимое расстояние в сантиметрах на каждую единицу проседания бруса.

Для железобетонной балки, распределенная нагрузка q на которую обычно приравнивается 400 кг/м2, расчет предельного изгибающего момента выполняется по формуле Мmax = (q · L2)/8.

При этом количество арматуры и ее вес определяется по следующей таблице:

Площади поперечных сечений и масса арматурных стержней

Нагрузка на любую балку из достаточно однородного материала рассчитывается по ряду формул. Для начала высчитывается момент сопротивления W ≥ М/R.

Здесь М – это максимальный изгибающий момент прилагаемой нагрузки, а R – расчетное сопротивление, которое берется из справочников в зависимости от используемого материала.

Поскольку чаще всего балки имеют прямоугольную форму, момент сопротивления можно рассчитать иначе: Wz = b · h2 /6, где b является шириной балки, а h – высотой.

Что еще следует знать про нагрузки на балку

Перекрытие, как правило, является заодно и полом следующего этажа и потолком предыдущего. А значит, нужно сделать его таким, чтобы не было риска объединить верхние и нижние помещения путем банального перегруза меблировкой.

Особенно такая вероятность возникает при слишком большом шаге между балками и отказе от лагов (дощатые полы настилаются прямо на брус, уложенный в пролеты).

В этом случае расстояние между поперечинами напрямую зависит от толщины досок, например, если она составляет 28 миллиметров, то длина доски не должна быть более 50 сантиметров. При наличии лагов минимальный промежуток между балками может достигать 1 метра.

Также обязательно следует учитывать массу утеплителя, используемого для пола. Например, если укладываются маты из минеральной ваты, то квадратный метр цокольного перекрытия будет весить от 90 до 120 килограммов, в зависимости от толщины термоизоляции. Опилкобетон увеличит массу такого же участка в два раза.

Использование же керамзита сделает перекрытие еще тяжелее, поскольку на квадратный метр будет приходиться нагрузка в 3 раза больше, чем при укладке минеральной ваты. Далее, не следует забывать про полезную нагрузку, которая для межэтажных перекрытий составляет 150 килограммов на квадратный метр минимум.

На чердаке достаточно принять допустимую нагрузку в 75 килограммов на квадрат.

Источник: https://remoskop.ru/kalkuljator-balok-kak-rasschitat-nagruzku.html

Балки перекрытий из железобетона

Железобетонные балочные конструкции – одна из распространенных форм опор, для дальнейшей установки плит перекрытия. Они эффективно распределяют нагрузку с полов на несущие стены, долговечны, надежны.

Несмотря на плюсы, есть и недостатки: большой вес, по сравнению с другими материалами, и определенная сложность монтажа, для которого требуется привлечение спецтехники, несмотря на простоту операций по установке.

Основные характеристики

К железобетонным балкам перекрытия предъявляются следующие требования:

  • Прочность (для жилых зданий изделие должно выдерживать нагрузку 105 кг/м2 для чердачных конструкций, и 210 кг/м2 для межэтажных и цокольных перекрытий).
  • Жесткость (жесткость междуэтажных перекрытий должна составлять 1/250, для чердачных – 1/200).
  • Звуко- и теплоизоляция.

Отдельно рассматривается вопрос теплоизоляции ЖБ-балок.

Нормирующей документацией установлено, что теплоизоляция обязательна для элементов, которые используются в соседних помещениях, где разница температур может быть более 10 градусов (например, когда балка выходит за пределы помещения, образуя опору для навеса). В каждом отдельном случае выбирается и заполнение межбалочных проемов, в зависимости от требований к возводимому сооружению. В случае необходимости балки могут подлежать обшивке.

Производство

Стандартные изделия изготавливаются на ЗЖБИ, нестандартные конструкции отливаются на стройплощадках на земле, рядом с объектом строительства (например, перекрытия для дорожных сооружений).

Производители обычно предлагают полный сортамент ЖБИ, в которые входят те или иные элементы: балки, плиты перекрытия, опоры.

Желательно применять при строительстве продукцию одного производителя, так как ГОСТом допускается ряд отклонений от основных размеров.

ГОСТ 20372-90 «Балки стропильные и подстропильные железобетонные» делит продукцию этой категории на следующие виды:

  • БСП — стропильные с параллельными поясами (правильной одно- либо двутавровой формы).
  • БСО — то же, односкатные (с уменьшенной по высоте продольной части по отношению к опорам ).
  • БСД — то же, двускатные (различные виды скатов продольной части).
  • БП – подстропильные (балка прямоугольного, трапецеидального сечения, либо двутавровая двускатная конструкция).

Всего ГОСТом установлено 16 видов балок. Самая большая стандартная длина изделия составляет 12 м и 18 м. Ранее советской нормативной документацией все элементы делились на серии. Данное обозначение используется и сегодня, хотя часть серий давно утратили свою актуальность – большинство нормативов отменено в начале 90-х годов, с вводом новых ГОСТов.

Для частного строительства можно изготавливать небольшие железобетонные балки перекрытия своими руками. Для этого делают следующий расчет:

  1. Минимальная высота изделия составляет 5% от длины проема (при проеме в 6 м расчет следующий: 6х0.05=0.3 м)
  2. Ширина рассчитывается из пропорции 5:7 по отношению ширины к высоте (нашли высоту 0,3, (5:7)х0.3=0.214 м).
  3. Армировка выполняется в 4 ряда арматурой 12-14 мм — по схеме два прута сверху, два прута снизу.
  4. Заливка изделия бетонной смесью осуществляется в один прием, без прерывания процесса литья.

Монтаж и цены ЖБИ балок

Балки из железобетона используют для пролетов 3 000-7 500 мм монтаж прост: их укладывают на несущие конструкции с шагом 1 000-1 500 мм. Требуемая толщина тела опоры от 220 мм. После монтажа балочного каркаса на него устанавливаются плиты перекрытия, изделия между собой крепятся арматурой.

Стандартные железобетонные изделия больших размеров (12 м) стоят, в среднем, от 50 000 — 60 000 и выше (за 18 м изделие могут попросить и все 200 000 рублей). Размеры поменьше – ниже по цене.

Приблизительно, на сегодняшний день, цену можно определить в рублях за метр балки как 5 000 — 7 000 за 1 метр, без монтажа.

Хотя на цены того или иного производителя влияет целый ряд факторов: качество бетона, качество отливки, сложность конструкции, доставка.

Альтернатива

Вместо железобетонных балок можно использовать и другие виды опор для пола или потолка. В жилищном одноэтажном строительстве применяется дерево и керамические перекрытия (оба вида экономят энергию на обогрев, меньше теряют тепло, легче, но менее прочные). Но они требуют определенной подготовки перед монтажом либо дополнительных работ после установки.

Для промышленных объектов (цехов, складов, гаражей) можно использовать металлические балки таврового сечения, вместо железобетонных.

Этот вариант отличается повышенной прочностью, большей простотой монтажа, и применяется там, где нет жестких требований по экономии тепла, либо в сооружениях, не требующих отопления.

Перекрытие по металлическим балкам намного ускоряет сроки строительства: обходится по монтажу не дорого, быстро устанавливается, не задерживает дальнейшие работы. Хотя по цене материала – дороже.

Источник: http://stoneguru.ru/balki-perekrytij-iz-zhelezobetona.html

Балки перекрытия железобетонные

  • Виды бетонных балок
  • Изготовление
  • Монтаж
  • Типы и размеры
  • Расчёт

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.

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.

Читайте также:  Гипсобетон: особенности монолитного пеногипсобетона

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.

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.

Источник: http://imbuilder.ru/balki-perekrytija-zhelezobetonnye/

Расчет бетонной балки

Главная » Статьи » Расчет бетонной балки

Калькулятор для расчёта железобетонных балок перекрытий предназначен для определения габаритов, конкретного типа и марки бетона, количества и сечения арматуры, требующихся для достижения балкой максимального показателя выдерживаемой нагрузки.

Соответственно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» габариты железобетонных балок перекрытия и их устройство подсчитываются по дальнейшим принципам:

  • Минимальная высота балки перекрытия должна составлять не меньше 1/20 части длины перекрываемого проёма. К примеру при длине проёма в 5 м минимальная высота балок должна составлять 25 см;
  • Ширина железобетонной балки устанавливается по соотношению высоты к ширине в коэффициентах 7:5;
  • Армировка балки состоит минимум из 4 арматур – по два прута снизу и сверху. Применяемая арматура должна составлять не меньше 12 мм в диаметре. Нижнюю часть балки можно армировать прутами большего сечения, чем верхнюю;
  • Железобетонные балки перекрытия бетонируются без перерывов заливки, одной порцией бетонной смеси, чтобы не было расслоения бетона.

Дистанцию между центрами укладываемых балок определяют длиной блоков и установленной шириной балок. К примеру, длина блока составляет 0,60 м, а ширина балки 0,15. Дистанция между центрами балок будет равна – 0,60+0,15=0,75 м.

Принцип работы

Согласно ГОСТ 26519-85 «Конструкции железобетонные заглублённых помещений с перекрытием балочного типа. Технические условия» формула расчёта полезной нагрузки железобетонных балок перекрытия складывается из следующих характеристик:

  • Нормативно-эксплуатационная нагрузка на балки перекрытия с определённым коэффициентным запасом. Для жилых зданий данный показатель нагрузки составляет 151 кг на м2, а коэффициентный запас равен 1,3. Получаемая нагрузка – 151*1,3=196,3 кг/м2;
  • Нагрузка от общей массы блоков, которыми закладываются промежутки между балками. Блоки из лёгких материалов, к примеру из пенобетона или газобетона, показатель плотности которых D-500, а толщина 20 см будут нести нагрузку – 500*0,2=100 кг/м2;
  • Испытываемая нагрузка от массы армированного каркаса и последующей стяжки. Вес стяжки с толщиной слоя 5 см и показателем плотности 2000 кг на м3 будет образовывать следующую нагрузку – 2000*0,05=100 кг/м2 (масса армировки добавлена в плотность бетонной смеси).

Показатель полезной нагрузки железобетонной балки перекрытия составляется из суммы всех трёх перечисленных показателей – 196,3+100+100=396,3 кг/м2.

omega-beton.ru

Расчет индивидуальной железобетонной балки

При возведении зданий и сооружений для устройства перекрытий и стеновой кладки над различными проемами часто, помимо применения железобетонных балок и перемычек заводского изготовления, возникает необходимость в устройстве индивидуальных монолитных железобетонных балок непосредственно на строительной площадке.

Что касается строительства с применением несъемной опалубки, то индивидуальные балки являются его неотъемлемой структурной частью. При наличии конструкторской проектной документации вопросов по их устройству не возникает.

Но на площадках индивидуальных застройщиков весьма распространена практика строительства по архитектурным проектам, так называемым эскизникам, и расчеты монолитных балок приходится выполнять по ходу строительства.

Разберем, как можно выполнить расчет железобетонной балки самостоятельно.

Что принять за основу расчета (общие рекомендации)

Основными нормативами для расчетов железобетонных конструкций являются методики, изложенные в Пособиях к СНиП 2.03.01-84 и СП 52-101-2003.

Конечно, правильнее применять более «свежие» методики, но, судя по отзывам специалистов, для людей, решивших самостоятельно разобраться и рассчитать вручную железобетонную конструкцию, не имея предварительного опыта и специального образования, проще воспользоваться старой методикой.

При этом нужно учесть, что весь расчет следует выполнять в рамках одних нормативов. Если уж начали рассчитывать по новому, значит, во всем применяйте данные нового СП.

Для примера, как они могут различаться, приведем таблицы расчетных значений сопротивления бетона сжатию:

Расчетные значения сопротивления бетона сжатию (СНиП 2.03.01-84*(1996))

Расчетные значения сопротивления бетона сжатию (СП 52-101-2003)

Разница очевидна и по выбору типа бетона, и по количеству расчетных значений.

В дополнение приведем соответствие классов бетона по СНиП 2.03.01-84 маркам бетона по СНиП II-21-75, все еще используемым в обиходе (соответствие — по столбцам):

Марки бетона (СНиП II-21-75)

М50 М75М100 М150 М200М250 М300 М350 М400М450 М500 М600 М700 М800

Классы бетона (СНиП 2.03.01-84)

В3,5 В5 В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60

Железобетон – материал, включающий в себя несколько составляющих, поэтому учесть работу каждого элемента в общей структуре балки (под влиянием всех факторов на ее несущую способность) весьма затруднительно и под силу лишь профессионалам, которые имеют опыт практических расчетов на основе сопромата.

Конечно, существуют специальные расчетные программы, но они весьма не дёшевы и имеют их крупные проектные организации. Для единичного же расчета углубляться в изучение этих программных комплексов нет особой целесообразности.

На помощь может прийти универсальная программа расчета железобетонной балки. Ее работа основана на автоматическом расчете основных параметров при введении исходных данных, таких как: длина перекрываемого пролета, тип железобетонной опоры, значения нагрузок и прочее.

Область применения бетонных блоков для стен подвалов довольно обширна. Кроме возведения ленточного фундамента, они применяются при строительстве технических подпольев и стен цокольных этажей, используются для обнесения опасных участков дорог, а также при постройке гаражей.

При строительстве любых сооружений и зданий основным из требований к конструкции является надежность, должное сопротивление деформированию во время воздействия различных нагрузок. О железобетонных балках перекрытия читайте здесь.

Встроенный в программу калькулятор бетонной балки определит количество арматуры, в зависимости от заданного диаметра стержней и сечения.

Ориентирами же могут служить следующие базовые положения:

  • Вся арматура в железобетонной конструкции должна располагаться внутри бетона не ближе 2см от его поверхности
  • Арматура должна работать на растяжение, поэтому устанавливать её следует в нижней части конструкции. В верхнем поясе рабочие арматурные стержни устанавливают в случаях, отдельного изготовления балки на строительной площадке с последующим подъемом краном для установки её в проектное положение
  • Диаметр сечения рабочей (продольной) арматуры принимается не менее 12мм и класс её – АIII
  • Высота сечения не менее(!) 1/20 части перекрываемого пролета (6м/20 = 0,3м)
  • Значение отношения высоты к ширине от 2 до 4 (h/b = 2~4)

Также калькулятор железобетонной балки способен выполнить расчет на прочность и рассчитать прогиб.

Определение типа опирания балки

В зависимости от типа опирания (см. Устройство буронабивных свай) выбирается метод расчета. Рассмотрим основные типы опор железобетонных балок на несущие конструкции.

Шарнирный тип опирания.

Таковым считается случай, когда в проектное положение устанавливают предварительно изготовленную железобетонную балку.

Причем конструкцией не предусмотрены никакие закладные детали для последующего жесткого соединения с конструктивными элементами здания. Как правило при таком типе опирания ширина плоскости опирания на несущие конструкции (стены, колонны) не превышает 20см.

Жестко защемленная балка.

https://www.youtube.com/watch?v=KlFFsw1YMe8

Чтобы считать балку жестко защемленной на концах, условия должны быть следующими: балка бетонируется одновременно с прилегающими конструкциями в составе монолитной стены, в ее конструкции имеются закладные детали для последующего жесткого соединения с остальными конструктивными элементами.

При бетонировании создает монолитные узлы соединений конструкций.

Многопролетное опирание.

При необходимости перекрыть несколько последовательно расположенных пролетов опирание балки выполняется на несколько опорных конструкций (колонны, простенки между окон).

Такое опирание рассчитывается как многопролетное в случае, если опоры шарнирные). Если опоры жесткие, то расчет ведется по каждому отдельному пролету, как по самостоятельной балке.

Читайте также:  Заполнители для бетонов: особенности мелких, пористых изделий

Консольное опирание.

Речь о таком типе опирания ведется, когда один или оба конца балки не имеют опор, а так же при отступе опор от концов на некоторое расстояние (свес с опоры).

Например: часть плиты перекрытия выпущена за пределы стены в виде козырька. Такую плиту можно рассматривать балкой с консольной опорой.

Нагрузки на балку

Еще из курса физики известно: все, что неподвижно закреплено (прибито, приклеено и пр.) на чём-либо – это статическая нагрузка.

Соответственно, движущиеся (прыгающие, сотрясающие и т.п.) объекты создают динамические нагрузки.

Но в свою очередь эти нагрузки в случае строительной физики подразделяются на сосредоточенные и равномерные. К сосредоточенным нагрузкам можно отнести, к примеру, бетонную скульптуру, установленную на перемычке (балке) арки.

С равномерными нагрузками несколько сложнее, так как они подразделяются еще на подгруппы: равномерно распределенные по всей поверхности, равномерно изменяющиеся по длине или ширине и неравномерно изменяющейся, соответственно.

Для сосредоточенной нагрузки единицей измерения принят килограмм (килограмм-сила (кгс), ньютон (Н)).

Единицей измерения для распределенной нагрузки принято отношение кгс/м?, однако, при расчетах сборных железобетонных балок для перекрытия значение распределенной нагрузки принимается на метр погонный (м.п.). Для построения эпюр изгибающих моментов к расчету принимается только длина, а высота и ширина игнорируются.

Чтобы перейти от метров квадратных к погонным, когда идет расчёт балки перекрытия, значение распределенной нагрузки умножим на показатель расстояния между балками перекрытия (их осями).

А если определяем нагрузку на перемычку, то плотность лежащего на перемычке материала конструкции, умножаем на ширину и высоту этой конструкции.

Арматура для изготовления стропильных и подстропильных железобетонных балок должна быть предварительно напряженной, для отдельных типов допускаются исключения предусмотренные ГОСТом.

При изготовлении железобетонных конструкций, плотность укладки бетона контролируют по коэффициенту уплотнения (отношение действительной плотности бетона к ее расчетному значению). О данном виде изделий читайте в этой статье.

От тщательности сбора и расчета нагрузок на балку зависит конструктивная надежность сооружения.

Но если со статическими нагрузками все более-менее ясно, то рассчитать возможные динамические нагрузки на все случаи жизни – занятие неблагодарное и приведет к малообоснованному удорожанию строительства.

Поэтому динамические нагрузки принимаются с различными коэффициентами, приближающими к реалиям возможности возникновения одномоментно различных динамических воздействий в данном конкретном месте.

Приведем некоторые значения, наиболее часто учитываемых при расчетах, нагрузок:

  • Вес сборных железобетонных плит заводского изготовления (h=220 мм) 310 ~ 350кг/м2; Объемный вес бетона М200 — 2450 кг/м3;
  • Полезная нагрузка на перекрытие с учетом различных коэффициентов: жилые помещения ~200 кг/м2офисные помещения ~ 250 кг/м2
  • Вес покрытия пола из керамической плитки с цементно-песчаной стяжкой толщиной 25-30мм ~ 100 кг/м2
  • Снеговые, дождевые, сейсмические и прочие нагрузки от природных факторов нужно принимать по СНиП 23-01-99*(«Строительная климатология») с учетом климатического района строительства.

Таким образом, выполнить расчет железобетонной балки вручную вполне возможно, но, на наш взгляд, гораздо рациональнее будет потрачено время, если воспользоваться какой-либо программой для расчета.

imbuilder.ru

Расчет железобетонной балки

Минимальная высота должна быть не менее 1/15 пролета. Пример: для пролета 6 м, минимальная высота равна:

h=6000/15=400 мм 

2. Определяем ширину балки

Ширина балки от 100 мм. Отношение h/b=2…4. Пример: 

h=400 мм, b=400/2=200мм

Если балка заливается с колонной, как правило ширина принимается как у колонны.

3. Определение расчетной схемы

Условия, при которых опору можно считать жесткой защемленной а не шарнирной:

  • Балка бетонируется заодно со стеной (или колонной);или
  • В балке предусмотрены закладные детали по верхнему поясу.

В остальных случаях — шарнирная опора.

4. Сбор нагрузок

Некоторые данные

  • Вес сборных плит (h=220 мм) — 310кг/м2;
  • Вес сборных плит (h=300 мм) — 350кг/м2;
  • Объемный вес бетона — 2500 кг/м3;
  • Полезная нагрузка с учетом коэффициентов:жилье ~200 кг/м2офисы ~ 250 кг/м2кафе ~ 300 кг/м2трибуны с сидениями ~ 400 кг/м2трибуны без сидений ~ 500 кг/м2
  • Вес пола со стяжкой ~ 100 кг/м2

5. Расчет балки

Далее, имея размеры сечения, пролет и нагрузку, можно выполнить расчет. Есть два пути: выполнить расчет программой для компьютера или считать вручную. Для ручного расчета нужно определить изгибающий момент усилия в балке и подобрать необходимое количество арматуры. Формула для определения максимального момента сил зависит от рассчетной схемы балки (см. п.3).

Момент сил в балках от распределенной нагрузки

Подбор количества арматуры производится по формулам и таблицам.

stroyrubrika.ru

Расчет железобетонной балки сборно-монолитного перекрытия

Для ориентировочного расчета балки сборно-монолитного перекрытия удобно использовать программу-калькулятор. Файл Excel с программой-калькулятором можно скачать, если перейти по этой ссылке и выбрать в меню «Файл» — «Загрузить». К сожалению, найти фамилию автора программы мне не удалось.

Расчет начинают с определения величины желаемой полезной нагрузки. Для расчета сборно-монолитного перекрытия полезная нагрузка складывается:

  1. Из нормативной эксплуатационной нагрузки перекрытия с коэффициентом запаса  (из СНиП). Например, для жилых помещений нормативная эксплуатационная нагрузка 150кг/м2, коэффициент запаса 1,3, получаем эксплуатационную нагрузку 150х1,3=195кг/м2.
  2. Из нагрузки от веса блоков, которыми заполняется межбалочное пространство. Например, блоки газобетонные плотностью 500 кг/м3 (D=500) толщиной 0,2м. создадут нагрузку 500х0,2=100кг/м2.
  3. Из нагрузки от веса армированной стяжки. Например, бетонная стяжка толщиной 0,05м. при плотности бетона 2100 кг/м3 создаст нагрузку 2100х0,05=105 кг/м2 (вес арматурной сетки включен в показатель плотности бетона).

Итого желаемая полезная нагрузка на балку составит 195+100+105=400кг/м2 Далее указываем длину перекрываемого пролета. Например, длина пролета 4,6 м.

Шаг балок — это расстояние между центрами балок, определяется размерами блока и принятой шириной балки. Например, длина блока 0,61 м., ширина балки 0,12 м., шаг балок 0,61+0,12=0,73 м.

Ширина перекрываемого пролета, стоимость бетона и арматуры указываются для того, чтобы калькулятор расчитал количество и стоимость материалов для перекрытия. На расчет параметров армирования эти показатели не влияют.

В разделе «Параметры балки» в первых двух строчках указываются рекомендуемые размеры балки. Принимая во внимание рекомендуемые размеры, выбираем размеры балки исходя из конструктивных соображений.

Поскольку используются блоки толщиной 200 мм. и толщина стяжки 50 мм., то принимаем высоту балки 0,25м.

Если стяжка будет заливаться бетоном не одновременно с балками, то высота балки должна приниматься без учета стяжки.

Выбираем количество прутков арматуры из конструктивных соображений. Защитный слой бетона для арматуры должен быть не менее 20мм., а расстояние между прутками должно превышать размер фракции щебня в бетоне.

На заключительном этапе анализируем результаты расчета и пытамся оптимизировать расходы на устройство перекрытия.

Подбирая число прутков арматуры стараемся уменьшить  вес арматуры на балку. Увеличивая ширину балки пробуем избежать применения поперечной арматуры, при этом правда будет увеличиваться объем бетона на одну балку.

Для нашего примера окончательно выбираем два прутка арматуры в один ряд. Диаметр стержня арматуры 12 мм. Поперечная арматура не нужна. Верхняя арматура также не нужна, так как балка заливается бетоном на месте.

Эта программа-калькулятор позволяет рассчитать перекрытие с равномерно распределенной нагрузкой. Она не применима, если на перекрытие, кроме распределенной, также воздействует значительная сосредоточенная нагрузка от веса каменных перегородок, печей, каминов и пр.

Источник: http://vest-beton.ru/stati/raschet-betonnoj-balki.html

Расчет двутавра на прогиб и изгиб

Двутавр довольно редко применяется в частном строительстве в силу своей формы. Поэтому используется он лишь тогда, когда невозможно применение других профилей, например, уголка или швеллера. Связано это с тем, что двутавр может воспринимать гораздо большую нагрузку, чем перечисленные профили.

Если Вам нужна именно мощная балка и двутавр рассматривается в качестве одного из основных вариантов, то в подборе профиля данный калькулятор будет не лишним. С его помощью Вы можете рассчитать двутавр не только на изгиб (по несущей способности), но и на прогиб (по деформациям).

Калькулятор устроен таким образом, чтобы Вы одновременно могли рассчитывать сразу несколько видов двутавров. Это позволит Вам за одно действие выбрать наиболее подходящий профиль между следующими двутаврами: колонным (ГОСТ 26020-83), с уклоном полок (ГОСТ 8239-89), дополнительной серии (ГОСТ 26020-83), нормальным (26020-83), широкополочным (ГОСТ 26020-83) и специальной серии (19425-74*).

Расчет двутавра на прогиб и изгиб можно производить для следующих типов балок:

  • Тип 1 — однопролетная балка с приложенной на нее равномерно распределенной нагрузкой, которая шарнирно оперта.
  • Тип 2 — консоль с жесткой заделкой на одном из концов, на которую приложена равномерно распределенная нагрузка.
  • Тип 3 — однопролетная балка с консолью с одной стороны, на которую также приложена равномерно распределенная нагрузка.
  • Тип 4 — однопролетная шарнирно опертая балка с приложенной на нее сосредоточенной силой.
  • Тип 5 — то же самое, что и тип 4 только с двумя сосредоточенными силами.
  • Тип 6 — консоль с жесткой заделкой, на которую приложена сосредоточенная сила.

Примечание: в случае, если Вам необходимо еще рассчитать вес двутавра и затраты на его покупку, на данном сайте есть калькулятор и для этого.

Калькулятор

Пример расчета

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Исходные данные

Расчетная схема:

Длина пролета (L) — минимальное расстояние между двумя крайними опорами или длина консоли.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:

Fmax  — максимально возможный прогиб согласно таблицы E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия». Некоторые из них выписаны в таблицу 1.

Количество двутавров — этот показатель введен на случай, если балку перекрытия придется усилить еще такой же, положив ее рядом. То есть, если у вас одна балка, то указывается «один», если две рядом, то необходимо выбрать «две».

Расчетное сопротивление Ry — для каждой марки стали он свой. Наиболее распространенные значения приведены в таблице 2.

Размер двутавра — здесь следует выбрать профиль двутавра по тому или иному ГОСТу.

Результат

Wтреб — требуемый момент сопротивления профиля.

Fmax — максимальный прогиб в сантиметрах, в зависимости от указанных в исходных данных ограничениях.

Вес балки — масса одного погонного метра того или иного двутавра.

Расчет по прочности:

Wбалки — момент сопротивления выбранной трубы по ГОСТ 30245-2003. Если Wбалки > Wтреб, значит прочность балки обеспечена.

Запас — если в данной графе значение с минусом (-), то балка по прочности не проходит, а если с плюсом (+), то здесь показано, на какой процент балка имеет запас прочности.

Расчет по прогибу:

Fбалки — прогиб, возникающий у рассчитываемой балки под действием нормативной нагрузки. Здесь стоит отметить, что если он превышает допустимый Fmax,то это не значит, что двутавр сломается. Просто прогнутая балка может выглядеть некрасиво. Главное, чтобы выполнялось условие по прочности. 

Запас — то же самое, что и по отношению к моменту сопротивления.

Источник: http://svoydomtoday.ru/building-onlayn-calculators/293-raschet-dvutavra-na-progib-i-izgib.html

Ссылка на основную публикацию