Стропильные балки

Железобетонные стропильные балки применяют при перекрываемых пролетах 6, 9, 12 и 18 м. При пролетах 24 м и более они уступают фермам по технико-экономическим показателям. Балки пролетами 6 и 9 м применяют преимущественно для покрытия пристроек, а балки пролетом 12 м — в качестве поперечных или продольных ригелей покрытия; балки пролетом 18 м применяют в качестве поперечных ригелей, по которым укладывают плиты 3x6 или 3x12 м.

В зависимости от профиля различают типы балок:

- односкатные с параллельными поясами или ломаным нижним поясом (рис. 6.1, г);

- двускатные трапециевидные с постоянным уклоном верх него пояса (рис. 6.1, а, в);

- с ломаным или криволинейным верхним поясом (рис. 6.1, б).
Односкатные балки обычно применяют для устройства кровли с односторонним уклоном, например в пристройках.

Рис. 6.1. Типы балок покрытий

Балки с параллельными поясами наиболее просты в изготовлении, имеют арматурные каркасы постоянной высоты и применяются при горизонтальных кровлях.

При двускатных кровлях наибольшее распространение получили балки с постоянным уклоном верхнего пояса, равным 1:12 для скатных и 1:30 для малоуклонных кровель. Недостаток их — необходимость изготовления арматурных каркасов переменной высоты.

При необходимости пропуска в уровне покрытия инженерных коммуникаций используют двускатные решетчатые балки пролетом 12 и 18 м (см. рис. 6.1, в).

Балки с ломаным или криволинейным очертанием верхнего пояса имеют более выгодное распределение материалов по длине пролета, чем двускатные с постоянным уклоном верхнего пояса. Однако они не нашли широкого распространения из-за сложной технологии их изготовления.

Наиболее экономичная форма поперечного сечения балок — двутавровая с тонкой (60... 100 мм) стенкой (рис. 6.2). Толщину стенки назначают, главным образом, из условии размещения арматурных каркасов, укладки и уплотнения бетона в вертикальном положении. V опор толщина стенки плавно увеличивается для обеспечения прочности и трещиностойкости наклонных сечений, а на опоре переходит в прямоугольное или трапециевидное сечение с шириной, равной ширине полок (сеч.3-3 на рис. 6.2). Для балок с пролетами 6 и 9 м можно принимать тавровое сечение.

Рис. 6.2. Двускатная балка покрытия пролетом 18 м

Высота сечения балок в середине пролета в общем случае принимается равной 1/10...1/15 пролета. Для двускатных балок, кроме того, высоту сечения в середине пролета определяют уклон верхнего пояса и типовая высота балки на опоре (800 или 900 мм).

Ширину верхней полки из условий надежного опирания плит покрытия и обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже принимают в диапазоне 1/50... 1/60l, что обычно составляет 200...400 мм. Ширина нижней полки определяется из условия размещения напрягаемой арматуры (с учетом диаметра зажимов натяжных устройств), прочности бетона полки при обжатии, а также достаточной длины площадки опирания балки на колонну, и составляет 200...280 мм. Переход от полок к вертикальной стенке осуществляется посредством вутов с углом наклона близким к 45°.

Двускатные решётчатые балки имеют прямоугольное сечение шириной 200...280 мм (рис. 6,3). Такие балки более просты в изготовлении и весьма удобны для пропуска различного рода коммуникаций.

Рис. 6.3. Двускатная решетчатая балка прилетом 18 м

Двускатные балки выполняют из бетона классов В25... В40. В качестве продольной напрягаемой арматуры применяют канаты класса К-7, стержневую арматуру классов A-V и A-IV, высокопрочную проволоку класса Bp-II. Каркасы стенки, хомуты полок и конструктивные продольные стержни верхней полки выполняют из арматуры класса A-III. В опорных частях балок, где возникают большие усилия от реакций опор и предварительного обжатия, устанавливают дополнительную арматуру в виде сеток и вертикальных стержней.

В двускатных балках двутаврового сечения в стадии обжатия могут возникнуть начальные трещины в верхней полке. Поэтому целесообразно армировать их также и конструктивной напрягаемой арматурой, размещаемой в верхней зоне балки. Постановкой такой арматуры достигается уменьшение эксцентриситета усилия обжатия и, как следствие, уменьшение растягивающих напряжений в бетоне верхней полки.

Расчетная схема балок покрытий принимается в виде свободно опертой балки на двух опорах. Расчетный пролет принимают с учетом деталей опирания балки на колонны. Нагрузка на балки от веса покрытия и снега передается через ребра панелей в виде сосредоточенных сил. При пяти и больше сосредоточенных сил фактическую нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной. Нагрузки от фонаря, подвесного транспорта и подвесных грузов учитывают как сосредоточенные.

Подбор продольной и поперечной арматуры, расчет прогибов и трещиностойкости балок производится как для обычного изгибаемого элемента таврового, двутаврового или прямоугольного профиля для всех стадий работы балки. При этом следует иметь ввиду, что в двускатных балках опасное нормальнее сечение находится не в середине пролета, а на расстоянии 0,35...0,4l от опоры. Это объясняется тем, что по мере удаления от середины балки ее рабочая высота на определенном участке (а следовательно, и несущая способность) уменьшается быстрее, чем момент от внешних нагрузок.

При уклоне верхней полки 1:12 и действии разномерно распределенной нагрузки опасное нормальное сечение находится на расстоянии 037l от опоры.

В балках с параллельными поясами и криволинейным параболическим очертанием верхнего пояса расчетное нормальное сечение при равномерно распределенной нагрузке находится по середине пролета.

В табл. 6.1. приведены технико-экономические показатели для двускатных балок пролетом 18 м, при шаге 6 м и расчетной нагрузке 3,5...5,5 кН/м²

Таблица 6.1. - Технико-экономические показатели балок покрытий