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   

+2 #1 Вуги 25.12.2017 20:30
Ирина, здорово, я все понял !!! Пример с ластиком сделал свое дело. Берегите себя!
Цитировать

Добавить комментарий


Последняя статья на сайте

Мономах просто. Обучающий видео-курс. Урок 5. Колонны, балки, стены, проемы в стенах и перегородках

Предыдущий урок вы найдете здесь.

Пятый видео-урок обучающего курса "Мономах просто" посвящен созданию и редактированию колонн, балок и стен.

Прочитать статью

Новые статьи

Новое в блоге

Странные отношения с заказчиком

Иногда случаются странные вещи, и я не могу их объяснить.

Работа – работой, но отношения с людьми для меня всегда на первом месте. Нет нормальных отношений – работа тоже нормальной не будет.

Не так давно был  у меня случай. Человек нашел мой сайт, написал мне письмо и попросил помочь с двумя расчетами. Ок. Договорились о цене, сроках, выяснила все исходные данные и принялась за работу. Когда работа была выполнена, написала заказчику и сказала, что работа готова, после оплаты вышлю результаты.

Обычная вроде бы схема, никогда не подводила.

Прочитать статью

Изменение по ходу проекта – чем аукается?

Ох уж эти переделки… Иногда выучишь наизусть и содержимое чертежей, и ход их выполнения, пока десять раз переделаешь.

А знаете, чем чревато? Ошибками. Переделка – это всегда незамеченные замыленным глазом, не отловленные ошибки. Причем и проверщик не поможет: у проверщика тоже глаз замыливается…

Прочитать статью

Как у Бога за пазухой

Интересное дело. Конструктор чаще всего получает работу от архитектора, ну или от человека, выполняющего роль ГИПа – координатора между заказчиком и всеми исполнителями проекта. Напрямую от заказчика работа поступает редко и мимолетно – это обычно те люди, которые строят без проекта, но особо ответственные конструкции сами "проектировать" не рискуют.

Прочитать статью

Популярные статьи

Последние комментарии

  • Евгений 19.03.2019 08:29
    Иринa спасибо за ответ, самый узкий простенок получается 1,8 метра, как выполнить расчёт ??

    Подробнее...

     
  • Иринa 18.03.2019 18:16
    Евгений, нужно выбрать самый узкий простенок (между проемами) и выполнить расчет. Без расчета при ...

    Подробнее...

     
  • Евгений 18.03.2019 17:33
    Добрый день Ирина, подскажите пожалуйста, размер строения (наружных стен) 5,7 х10м наружная стена ...

    Подробнее...

     
  • Иринa 18.03.2019 16:49
    удивительные чудеса! Мой дбн - ксерокопия официального печатного издания, и в нем L'1=L1. В старом ...

    Подробнее...

     
  • Александр 18.03.2019 15:29
    photos.app.goo.gl/.../ (https://photos.app.goo.gl/HWr2pA8nFHfqaneW6)

    Подробнее...

     
  • Иринa 18.03.2019 08:56
    Где в ДБН есть равенство L'1=L2?

    Подробнее...

     
  • Александр 14.03.2019 10:27
    Добрый день Ирина, подскажите пожалуйста, почему L'1=L1 а не L'1=L2 (как по ДБН), немного запутался в ...

    Подробнее...