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.
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.
