Елементи таврового профілю

Елементи таврового профілю широко застосовуються у практиці промислового, цивільного і сільськогосподарського будівництва. Тавровий переріз мають балки, прогони, підкранові балки, плити покриття, елементи монолітних перекриттів, арки та цілий ряд інших елементів.

Таврові перерізи економічніші прямокутних, тому що площа стиснутого бетону при наявності стиснутої полиці збільшується, а непрацюючого – розтягнутого – скорочується. В основному таврові перерізи армують у розтягнутій зоні розрахунковою арматурою, у стиснутій полиці встановлюють тільки конструктивну арматуру.

У монолітних ребристих перекриттях ширина полиці b'_f приймається не більше відстані між поздовжніми ребрами с (рис.3.5) і не більше 1/3 прольоту поздовжнього ребра з додаванням ширини b.

Для вільних звисів b'_f1 обмежується розмірами звисів: у кожну сторону не більш 6h'_f при відношенні h'_f /h > 0,1, при меншому відношенні величина звису приймається 3 h'_f.

При розрахунку таврових перерізів розрізняють два характерних випадки, пов'язаних з положенням нейтральної осі. Може бути розташування цієї осі в полиці, а може бути в ребрі. Для визначення випадку розрахунку використовують величину несучої здатності полиці М_f :

.

(3.15)

Рис. 3.5 – Основні параметри таврових перерізів

Якщо М_f > M, де М – зовнішній момент, тоді нейтральна вісь проходить у полиці, і розрахунок виконують як для прямокутного перерізу шириною b'_f. Якщо М_f < M, тоді нейтральна вісь опускається в ребро і розрахунок виконують з урахуванням роботи окремо ребра й окремо полиць. У наступних записах умовно опускають. Умову міцності для першого випадку розрахунку записують у вигляді

.

(3.16)

Положення висоти стиснутої зони бетону х визначають з рівняння

.

(3.17)

Для випадку, коли нейтральна вісь перетинає ребро, умову міцності записують у вигляді

Рис.3.6 – Розташування нейтральної осі в таврових перерізах

(у полиці й ребрі)

Підбір арматури для таврових перерізів виконують в такій послідовності:

1) визначають розташування нейтральної осі за формулою (3.15);

2) якщо нейтральна вісь проходить у полиці, тоді обчислюють параметр

,

по цьому параметру з табл.3.1 знаходять і z;

3) обчислюють площу арматури A_s:

;

4) якщо нейтральна вісь проходить у ребрі, тоді спочатку визначають величину моменту, що сприймають звіси полиці:

;

(3.19)

5) за цим моментом обчислюють частину робочої арматури :

;

(3.20)

6) потім визначають другу частину арматури, що відповідає роботі ребра:

; за табл.3.1 знаходять z і ξ

;

(3.22)

7) визначається сумарна площа арматури:

Приклад 2. На тавровий переріз з параметрами b'_f = 1600 мм, h=450мм; h'_f = 70 мм і b = 300 мм діє згинальний момент М = 220 кНм. Підібрати робочу арматуру ребра при класі бетону В20 (R_b = 11,5 МПа) і класі арматури А-III (А400С), R_s = 365 МПа.

Обчислюємо М^¢_f і визначаємо положення нейтральної осі h₀ = h – а = 450 – 30 = 420 мм.

= 1×11,5×10³×1,6×0,07(0,42–0,5×0,07) =

=495,88 кНм.

Тому що > M (495,88 > 220), нейтральна вісь проходить у полиці, і подальший розрахунок треба робити як для прямокутного перерізу шириною b'_f = 160 см і висотою 45,0 см. Визначаємо параметр :

.

З табл.3.1 = 0,965; ξ = 0,07.

Знаходимо площу арматури:

см².

За сортаментом підбираємо 4Æ22 А-III (А400С) з A_s = 15,2 см².

Для прикладу 2 розглянемо випадок дії моменту М = 650 кНм. Тоді M > M^¢_f (650 > 495,88) і нейтральна вісь проходить у ребрі. Визначимо момент, що сприймають звіси (формула (3.19)):

= 11,5.10³ (1,6 – 0,3).0,07(0,42 – 0,5.0,07) = 421,21 кН×м.

Знаходимо арматуру A_s1 за формулою (3.20) для звісів:

см².

Тепер знаходимо арматуру A_s2 для ребра:

.

За табл.3.1 z= 0,750; ξ = 0,5.

см².

Сумарна площа A_s = A_s1 + A_s2 = 28,6 +19,89 = 48,5 см².

Приймаємо 6Æ32 А-III (А400С) з A_s = 48,25 см².

Якщо при обчисленні параметра виявиться, що він більше 0,455, тоді рекомендується збільшити висоту перерізу ребра h чи його ширину b, або підвищити клас бетону на одну-дві ступені.