Строим дом Мечты сбываются

Если в многопролетной балке не достаточно верхней арматуры?

Вот еще один очень интересный вопрос для расширения понимания работы железобетона.

В каких ситуациях обычно встречается случай недоармирования?

1) Ошибка в расчете или в чертеже – обычно просто не хватает площади арматуры, чтобы справиться с возникающими в балке усилиями.

2) Человек, делающий балку, просто не знал, что в неразрезной балке над опорой нужно устанавливать арматуру. В таком случае арматуры над опорой просто нет или есть конструктивные два стержня – чтобы хомуты держались; а еще эта арматура может прерываться над колонной, а это то же самое, как если бы ее просто не было.

Давайте же рассмотрим ситуацию, когда арматуры в верхней зоне над опорой слишком мало. Какие этапы переживает балка?

 

Этап 1. В бетоне под воздействием нагрузки балка изгибается.

Над средней опорой она выгнута вверх (так как опора сопротивляется давлению), в пролетах – прогиб вниз, на крайних опорах – поворот за счет шарнирного опирания. При этом изгибающий момент, возникающий в балке, растягивает верхнюю надопорную зону (выделена жирным), нижняя же зона в балке над опорой сжата.

Чтобы хорошо представить работу балки над опорой, можно взять прямоугольный ластик, положить его на карандаш и попытаться нажать на него по бокам.

Мне было жалко ластик, но если жать и жать, ластик бы треснул примерно так, как подрисовано на фото желтым.

Но ластик – резиновый, он упругий и хорошо гнется. А железобетон – достаточно жесткий материал, состоящий из двух компонентов: бетона (хрупкого материала, который не выносит растяжения, но отлично работает на сжатие) и арматуры (достаточно упругого материала, хорошо воспринимающего растягивающие усилия. Вместе арматура и бетон могут работать как на сжатие, так и на растяжение. Но нужно всегда помнить: в растянутых зонах усилия растяжения воспринимает именно арматура.

Итак, балка у нас изогнулась над опорой, верхняя ее часть испытывает растяжение. Если при этом арматуры достаточно (расчетчик определил максимальные усилия и подобрал для армирования такое количество стержней, которое выдержит это усилие без разрушения), то деформации железобетона дойдут до положенной при этой нагрузке величины и остановятся (на самом деле величина этих деформаций несколько миллиметров, не более). И балка будет спокойно лежать под этой нагрузкой в течение всей жизни здания, арматура с бетоном будут работать в связке, как единое целое.

А если арматуры недостаточно? Тогда наступит следующий этап.

Этап 2. Раскрытие трещин.

Небольшое раскрытие трещин (меньше 0,4 или 0,3 мм) допускается нормами (правда, не для всех конструкций). Эти трещины не заметны глазу, совсем без них запроектировать конструкцию слишком затратно да и не нужно. А с ними железобетон продолжит работать без проблем. Но вот если арматура не подхватывает на себя усилия, трещины в железобетоне начинают раскрываться сильнее, чем это допустимо. Доходит до того, что трещину от раскрытия удерживает только арматура.

Пока арматура держит усилие, трещина сильно не раскроется. Но, к сожалению, арматура может терпеть, терпеть, а потом лопнуть. Обычно лопается сначала один стержень, угловой. Затем никуда не исчезнувшее усилие распределяется по оставшимся стержням (на каждый при этом нагрузка увеличивается), лопается следующий стержень и так далее – до полного разрушения арматуры.

А когда трещина разрывает балку полностью, наступает следующий этап.

Этап 3. Балка из многопролетной неразрезной превращается в несколько однопролетных шарнирно опертых балок.

Да, именно так. Трещина над опорой не всегда приводит к разрушению конструкции. Трещина – это по сути шарнир, возникший по несчастью. И если повезло, и она прошла не по краю колоны, а посередине, на этом разрушение может закончиться. А может и нет. Но обо всем по порядку.

Итак, рассмотрим на примере двухпролетной балки (хотя количество пролетов значения не имеет). Трещина возникла, арматура (если она была) лопнула, и мы получили две однопролетные балки, шарнирно опертые на колонны.

прогиб однопролетных балок

Балочки эти изгибаются по всей длине, работает только нижняя арматура, верхняя нам уже не нужна. И здесь главный вопрос: а выдержит ли нижняя арматура работу в новой расчетной схеме?

Запомните: пролетный момент (а значит и деформации, и напряжения в арматуре) в однопролетной балке всегда больше, чем в многопролетной неразрезной.

Для наглядности обращусь к формулам и эпюрам.

Пусть у нас будет два пролета по 3 м, нагрузка на погонный метр балки 2 т/м.

Для однопролетной балки формула максимального пролетного момента М = ql²/8.

Для двухпролетной балки формулы моментов: М = 9ql²/128 (в пролете) и М = ql²/8 (на опоре).

Посчитаем, что у нас получится:

  • однопролетная балка: М = 2∙3²/8 = 2,25 т∙м;
  • двухпролетная балка: М = 9∙2∙3²/128 = 1,27 т∙м (в пролете) и М = 2∙3²/8 = 2,25 т∙м (на опоре).

Как видите, в неразрезной двухпролетной балке максимальный момент не больше, чем в однопролетной, зато этот максимум сместился с пролета на опору, а вот в пролете момент в неразрезной балке значительно меньше. Раз меньше момент в пролете, значит меньше и изгиб, меньше раскрытие трещин, меньше армирование.

Но вернемся к нашему наблюдению за работой конструкции.

Итак, балка из неразрезной многопролетной за счет возникновения трещин превратилась в несколько однопролетных шарнирно опираемых балок. Над опорами всем моменты тут же исчезли. Но пролетный момент в этих балках (как мы убедились выше) тут же резко вырос. И главный вопрос здесь: а выдержит ли сечение балки и ее нижняя арматура возросший момент?

Если выдержит, значит разрушение на этом остановится.

Если не выдержит, значит наступит следующий этап.

Этап 4. Разрушение балок в пролете под воздействием возросшего изгибающего момента.

И здесь балки пройдут все стадии: сначала прогнутся, потом в них раскроются трещины, когда трещины дойдут до арматуры, напряжение начнет разрывать ее, потом арматура поочереди лопнет, трещина стремительно раскроется до самого верхнего сечения и балка обрушится.

Весь этот процесс из описанных четырех этапов может произойти очень быстро. Но не всегда сразу после строительства. Просто приходит момент, когда нагрузка становится сильнее балки. Маленькая трещинка снежным комом начинает расти и запускает все этапы. И хорошо, если все закончится на третьем и не дойдет до четвертого.

Небольшая хитрость, которая может помочь в случае недоармирования балки.

Если вдруг многопролетная балка оказалась без верхней арматуры (не такой уж редкий случай), не нужно ждать разрушения. Но и спешить демонтировать или усиливать опасную конструкцию тоже не всегда нужно. Особенно если она еще не нагружена по полной да и пролеты не большие. Можно временно подпереть балку (грамотно, конечно) и провести анализ ее армирования.

Алгоритм анализа недоармированной в верхнем сечении балки:

  1. Принимаем, что балки у нас однопролетные шарнирно опертые (сколько пролетов, столько балок) и выполняем расчет каждой такой балки.
  2. Сравниваем результаты расчета с реальным армированием балки: достаточно ли для однопролетных балок установленной нижней арматуры?
  3. Принимаем решение с учетом результатов предыдущего пункта:
    1. Если нижней арматуры не достаточно, значит балка рано или поздно пройдет все этапы разрушения – с первого по четвертый. Решение: нужно производить усиление балки.
    2. Если нижней арматуры достаточно, значит разрушение балки остановится на этапе 3 и в пролет не пойдет. Решение: выполнить организованное разделение балки на однопролетные путем пропилов в ней над опорами (если разрушению не определить место, трещина может возникнуть не посередине опоры, а ближе к одному из краев, тогда глубины опирания одной из балок может не хватить, поэтому нужно показать балке, где будет трещина).

Как видите, всегда можно найти выход, и не всегда это банальное усиление. Иногда чтобы спасти конструкцию, можно просто чуток подразрушить ее, тем самым введя шарнир и изменив расчетную схему.

Желаю вам работать с минимумом ошибок и вовремя их исправлять!

Комментарии   

+1 #1 Вуги 25.12.2017 20:30
Ирина, здорово, я все понял !!! Пример с ластиком сделал свое дело. Берегите себя!
Цитировать

Добавить комментарий


Статьи нашего сайта

Статьи на тему

Статьи на тему "Фундаменты и стены подвала"

Самая важная часть дома – это фундаменты. Статьи этого раздела помогут вам разобраться в вопросе выбора фундаментов, а также в тонкостях их конструирования. Для чего нужна отмостка, зачем гидроизолировать фундаменты и стены ниже уровня земли, в каком случае рационально остановить свой выбор на столбчатых фундаментах – все это и многое другое вы найдете в разделе.

Все статьи

Статьи на тему

Статьи на тему "Перекрытия, балконы, монолитный пояс и монолитные участки"

Определиться с типом перекрытия – дело не простое. Но даже после выбора нужно соблюсти множество правил и не наделать ошибок, ведь ошибки в строительстве чреваты печальными последствиями. В этом разделе вы найдете статьи, которые помогут вам глубже разобраться как со сборным, так и с монолитным перекрытием.

Все статьи

Статьи на тему

Статьи на тему "Стены и перемычки в стенах"

Как выбрать материалы для стен дома? Как разобраться с многочисленными перемычками и подобрать их правильно и экономично? А если вдруг нужно сделать металлическую перемычку? Или пробить проем в существующей стене? На эти и на многие другие вопросы вы найдете ответы в данном разделе.

Все статьи

Статьи на тему

Статьи на тему "Лестницы"

В этом разделе вы найдете статьи и об армировании монолитной лестницы, и об устройстве лестницы по металлическим косоурам.

Все статьи

Статьи на тему

Статьи на тему "Крыша частного дома"

В этом разделе вы найдете общую информацию, связанную с устройством крыш в частном доме. Самый распространенный вариант – это двухскатные стропильные крыши. О них и будет идти речь.

Все статьи

Статьи на тему

Статьи на тему "Отопление и утепление дома"

Теплый дом – это хороший дом. В нем живется уютно в любую непогоду. Выбор системы утепления – это важный шаг, который влияет не только на комфорт проживания, но и на состояние здоровья жильцов дома и даже на уровень их ежемесячных трат на энегроресурсы.

Все статьи

Статьи на тему

Статьи на тему "Конструирование железобетонных конструкций"

В этом разделе вы найдете общую информацию, связанную с устройством крыш в частном доме. Самый распространенный вариант – это двухскатные стропильные крыши. О них и будет идти речь.

Все статьи

Статьи на тему

Статьи на тему "Расчеты железобетонных конструкций"

В этом разделе представлены разнообразные статьи, касающиеся расчетов строительных конструкций. Здесь есть и примеры расчетов, и видеоуроки, и просто полезная информация, помогающая подступиться к тому или иному расчету. Понимание при выполнении расчетов так же важно, как и знание алгоритмов. И это понимание приходит с опытом.

Все статьи

Статьи на тему

Статьи на тему "Сбор нагрузок"

Перед любым расчетом нужно собрать нагрузки. Это несложное дело часто вызывает затруднения у начинающих проектировщиков. Здесь собраны статьи с полезной информацией, рекомендациями, разъяснениями и примерами сбора нагрузок.

Все статьи

Бесплатная консультация

Бесплатная консультация

Здесь, в комментариях, Вы можете задать свои вопросы и получить на них ответы. Раньше я ответы давала в комментариях к статьям, но это было очень хлопотно: статей много, а мне не всегда приходили сообщения о новых комментариях, в итоге некоторые вопросы я не замечала, и люди не дожидались ответов.

Все статьи

Советы начинающим проектировщикам

Советы начинающим проектировщикам

В этом разделе собраны статьи с полезными советами для тех, кто начал сложный и интересный путь инженера. Опыт – очень важное дело, и этим опытом нужно делиться. В цикле статей я постаралась поделиться тонкостями и нюансами проектирования, которые не сразу понятны и очевидны для каждого.

Все статьи

Скачать узлы в формате dwg

Скачать узлы в формате dwg

Иногда для работы удобно применить уже разработанное и вычерченное решение – скопировал и вставил. Это упрощает жизнь. Здесь вы сможете найти как типовые решения (узлы по сборным конструкциям, например), так и такие, которые в типовых сериях не найти. Узлы dwg предоставлены для скачивания в двух вариантах: 1) выполнен в автокаде 2009 с использованием СПДС 6.0; 2) примитивы СПДС разрушены для возможности работы с чертежом без этой программы. Также прилагается чертеж в формате pdf и jpg.

Все статьи

Скачать нормативную документацию

Скачать нормативную документацию

Делюсь с вами "самым дорогим, что у меня есть". Коллекция нормативной литературы в электронном виде. Здесь и СНиПы (включая старые и отмененные), и ДБН, и ГОСТ, и ДСТУ, и всевозможные пособия к СНиП, руководства, рекомендации, справочники. Плюс целый ворох типовых серий на все случаи жизни. "Хомячила" долго.

Все статьи

Скачать чертежи

Скачать чертежи

Небольшая подборка чертежей частных домов. Скачать можно в формате pdf с гугл-диска или яндекс-диска.

Все статьи

Скачать статьи из журналов

Скачать статьи из журналов

Здесь вы найдете статьи из журналов. Тематика статей актуальна для строительства частного дома. Здесь есть и качественные статьи о каминах, и материалы о различных элементах ландшафтного дизайна – таких как перголы, подпорные стенки, садовые скамейки и др.

Все статьи

Конструирование железобетонных колонн с пояснениями: опалубка, армирование, примеры выполнения чертежей.

Конструирование железобетонных колонн с пояснениями: опалубка, армирование, примеры выполнения чертежей.

Всё на тему конструирования колонн собрано в этом разделе. Информация для удобства разбита по темам и представлена ниже. Выбирайте, читайте, изучайте.

Все статьи

Последняя статья на сайте

Об анкеровке разными способами – что работает, а что – не очень

Очень часто при строительстве и при реконструкции нужно присоединить одну конструкцию к другой. Причем присоединить надежно, чтобы не было разрушения. Все узлы сопряжения очень важны, их целостность обеспечивает проектное положение конструкции, а значит – ее целостность. Мне в свое время хорошо запомнилась яркая аналогия главного конструктора Владимира Борисовича, который ввел меня в мир проектирования. Мне кажется, я ее уже приводила, но повторить будет не лишним. Он говорил мне: "Я представляю себе любую конструкцию так, будто она – это я. И анализирую, надежные ли опоры выбраны для каждой части. И когда я так делаю, то иногда вижу, что инженер вместо того, чтобы опереться на руку, на плечо или на туловище, прицепился к уху или к носу – повесил на них то, что они явно не выдержат". Вот иногда при помощи таких ушей, носов и даже ресничек мы пытаемся связать массивные, тяжелые конструкции, требующие под собой надежную опору. Особенно часто это случается при применении всевозможных анкеров, которые связывают одно с другим в единое целое.

Давайте рассмотрим ситуации с анкеровкой на живых ситуациях.

Прочитать статью

Популярные статьи

Последние комментарии

  • Иринa 22.05.2018 12:08
    С нагрузкой. Только не от всего этажа, а от 0,5 пролета (или от 1 пролета в зимних условиях)

    Подробнее...

     
  • Анна 22.05.2018 11:53
    Хотя, там перемычка сборная, два ряда кладки и монолитное перекрытие. Как бы вы посчитали в этом ...

    Подробнее...

     
  • Анна 22.05.2018 11:48
    Спасибо! А у меня как раз варианты когда перемычка и кладки всего три ряда и еще сразу с опиранием на ...

    Подробнее...

     
  • Иринa 22.05.2018 11:43
    До перекрытия. А еще правильней сказать: в пределах заданного нормами прямоугольника. Обычно, когда под ...

    Подробнее...

     
  • Анна 22.05.2018 09:05
    Я читала и у вас в статье, и в п.9.47 Железобетонные перемычки следует рассчитывать на нагрузку ...

    Подробнее...

     
  • Татьяна 22.05.2018 08:55
    Спасибо огромное за ответы! ;-)

    Подробнее...

     
  • Иринa 22.05.2018 07:04
    О, простите, не заметила. Эксцентриситет - это расстояние от точки приложения нагрузки до оси ...

    Подробнее...