Балки железобетонные размеры: Размеры ЖБ балки (таблица) — Размеры Инфо

виды, расчёт и стандартные размеры

В современном строительстве применяется довольно большое количество материалов высокого качества. Наиболее востребованными являются те, с помощью которых можно максимально быстро построить какое-либо сооружение. Железобетонные балки перекрытия — это конструкции, усиленные металлической арматурой. Железо применяется, чтобы увеличить показатели прочности здания. На стройплощадку ЖБ балки доставляются уже в готовом виде.

Назначение конструкций

ЖБИ балки разных размеров применяют для возведения большинства многоэтажных зданий. Такие конструкции сегодня являются наиболее популярным типом опор. С их помощью можно создать максимально правильное и равномерное распределение всех возможных нагрузок. Это позволяет обеспечить большой срок эксплуатации и надёжность строения.

Современные запросы строительства зачастую направлены на монолитные конструкции. Они необходимы для укладки плит, имеющих различную конфигурацию и размеры. Перекрытия бывают ребристыми и гладкими.

У таких конструкций есть и серьёзный недостаток — большой вес. Поэтому их применяют обычно только в масштабных проектах. Такой минус зачастую влечёт за собой огромные затраты на строительство качественного и прочного фундамента. А также при возведении сооружений приходится использовать многотонные краны. Привлечение специализированной техники значительно увеличивает расходы, но это позволяет максимально быстро завершить строительство.

Основное требование, которое предъявляется железобетонным конструкциям, это высокие показатели несущей способности. Конкретные условия стройплощадки обуславливают размеры и технические характеристики балки.

Виды и типы

Железобетонные конструкции могут быть нескольких видов. Подразделяется этот материал исходя из способа производства, области применения, а также типа конструкции.

По способу производства классификация следующая:

1. Железобетонные сборные балки, которые производятся в заводских условиях. Они всегда имеют прямоугольное или же тавровое сечение.
2. Бетонные балки, которые создаются прямо на строительной площадке. Их применяют для усиления монолитной конструкции.
3. Сборно-монолитные. Они имеют характеристики и первого, и второго типа.

По типу конструкции ЖБИ могут быть обычными, решетчатыми, односкатными, стропильными с рельсовыми креплениями. Сборные изделия бывают как ломаными, так и криволинейными. В основном их используют для строительства крепких пролётов, которые способны переносить большие нагрузки. Зачастую это цеха, где присутствует крановая спецтехника.

В различных сферах применяют разные элементы:

1. Двутавровые. Используют для возведения крупных жилых зданий и промышленных сооружений. Такие перекрытия очень дорогие, но и прочностные характеристики у них на высоком уровне.
2. Обвязочные. Их применяют только для перемычек.
3. Подкрановые. Устанавливаются под подъёмные краны.
4. Решетчатые. Используют при возведении эстакад.
5. Стропильные. Необходимы для сооружения кровли в одноэтажных промышленных зданиях.
6. Фундаментные. Из них создаётся ленточный фундамент.

Существует много видов ЖБИ перекрытий, но зачастую применяют только стандартные и трапециевидные. Оба этих типа позволяют очень надёжно укрепить всю конструкцию.

ГОСТ и размеры

Параметры конструкции почти никак не зависят от того, для чего применяются железобетонные перекрытия (для строительства промышленных объектов или для возведения жилых зданий). Главное условие заключается в том, что размеры ЖБИ конструкции должны в точности соответствовать всем нормам, которые определены в ГОСТе. К изделиям предъявляется несколько основных требований:

1. Длину необходимо выбирать так, чтобы конец не заходил внахлёст на несущую стену. Величина подбирается по-другому. Размер должен быть на 400 мм больше, чем длина пролёта. Также изделие должно заходить на опорные элементы (с каждой стороны на 200 мм).
2. Не стоит приобретать опорные элементы с запасом габаритов. В соответствии с ГОСТ, во время строительства объектов любого назначения высота железобетонных перекрытий должна равняться 5% их общей длины.
3. Ширина должна составлять 5/7 от высоты. Обычно так делается на производствах.
4. Для строительства жилого фонда зачастую применяется изделия, длина которых составляет 6000 мм, ширина — 200 мм, высота — 300 мм.

Более точный выбор делается во время учёта конкретного типа будущей конструкции. Например, это может быть цоколь или чердак.

Серия и маркировка

Законодательство однозначно определяет серии и маркировку абсолютно всех железобетонных балок. Эти обозначения являются обязательными к нанесению на готовый продукт. Эта информация может указываться в сопроводительной документации. Зачастую для сооружения каркаса применяют бетонные профили с прямоугольным сечением. Они имеют маркировку Р.

У однополочных типов конструкции стоит обозначение РО. При заказе двухполочного бетонного элемента маркировка на изделии или в техническом паспорте должна иметь вид РД. Если конструктивное решение не предусматривает наличия полки, то такая продукция обозначается буквами РБ. Для создания железобетонного балкона применяют балки, имеющие маркировку РКП.

Современные изделия отличаются между собой по типу, размеру и форме. Самыми популярными на сегодняшний день являются конструкции, предназначенные для создания фундамента и стропильной системы. Стропильная балка нужна для возведения крыши. Любые виды и типы железобетонных изделий имеют высокие эксплуатационные показатели, огнестойкость. Они не требуют особого ухода, а также ЖБИ относительно просто устанавливать.

Расчёт сечения

Чтобы произвести расчёт железобетонной балки, нужно учитывать технические характеристики не только изделия, но и возводимой конструкции. Основными показателями, на которые в любом случае обращается внимание, являются высота, ширина и сечение. Алгоритм расчёта ЖБ балки состоит из таких пунктов:

1. Сначала замеряется пролёт балки.
2. Затем рассчитываются прочностные характеристики изделия.
3. Определяется подходящая высота ЖБИ.
4. Подсчитываются все высоты участка бетонирования.
5. Выявляются значения максимального момента.
6. Составляется формула, показывающая расчётные нагрузки на здание.

Эти характеристики являются основополагающими при выборе железобетонных конструкций подходящего размера. Балки прямоугольной формы применяются в качестве опор во многих сооружениях и зданиях любого назначения. Их сечения выбирается исходя из высоты будущей конструкции.

На стройплощадке монтаж зачастую происходит параллельно со стенами. Так гораздо проще сформировать задание. Все нагрузки идут не на торцевую часть, а на верхнюю, что позволяет значительно увеличить прочность и стойкость сооружения

Монтаж ЖБ изделий

Выполнение монтажа и крепежа железобетонной продукции не требует особых навыков. Необходимо лишь правильно и прочно зафиксировать ЖБИ. Для этого нужно понимать и знать особенности конкретного сооружения.

Размеры балок напрямую зависят от пролётов, а также нагрузок, которые они будут испытывать после монтажа. Но сначала следует изготовить опалубку. Для дна необходимо брать щит из досок, а для боков подойдёт толстая фанера.

Чтобы после застывания бетона опалубку было проще снять, внутренние боковые стенки следует обить рубероидом или полиэтиленом. Всю конструкцию обязательно нужно максимально качественно укрепить. Это не позволит залитому бетону выдавить доски, что приведёт к необходимости переделывать всю работу. Следующим шагом будет изготовление каркаса из арматуры.

Длина пролёта обуславливает наличие только нижнего или же верхнего и нижнего каркаса. Конструкция, находящаяся снизу, должна быть уложена на 30 мм выше дна опалубки. Это позволит бетону заполнить полностью всю полость.

Минимальная толщина арматуры составляет 10 мм. Она не должна разделяться по всей длине перекрытия, так как на каркас воздействует нагрузка на растяжение. Конструкция должна быть сварена или связана катанкой. После обустройства этого элемента можно начинать бетонировать.

Бетонная смесь делается в такой пропорции:

• 1 часть цемента;
• 2 части песка;
• 4 части мелкого щебня;
• количество воды добавляется по необходимости.

После заливки опалубки бетон следует тщательно утрамбовать с помощью специального вибратора. Загружать раствор нужно без перерыва, чтобы он не успел схватиться до полной закладки. Минимальное время застывания составляет 14 дней.

Железобетонные балки перекрытия: характеристики, размеры, маркировка

Современное строительство предполагает использование высококачественных материалов, однако не менее востребованы конструкции, позволяющие сократить его сроки. Балки являются бетонными изделиями, армированными стальным каркасом для повышения прочности на изгиб. Они изготавливаются на заводе и перевозятся на площадку, после чего проводится быстрый монтаж за счет специальных крепежей.

Оглавление:

1. Классификация
2. Габариты и маркировка
3. Преимущества использования ЖБИ
4. Сфера применения

Виды и описание

Железобетонные элементы подбираются на основе таких параметров, как тип сооружения, шаг колонн и ширина пролета, и имеют несколько различных форм:

• обычные прямоугольные;
• тавровые;
• двутавровые;
• трапециевидные;
• полые.

Наиболее популярными являются прямоугольные и тавровые балки. Такие формы позволяют равномерно распределять нагрузку на железобетонные перекрытия, сохраняя его жесткость. Если полы будут иметь большие размеры, то расчет следует проводить с учетом дополнительных опор.

При установке конструкций таврового сечения рекомендуется устраивать плоскую или скатную кровлю. Также их разделяют на односкатные, двускатные и типы с параллельными поясами, обеспечивающие практичность, надежность и долговечность здания. Наиболее качественными изделиями считаются двутавровые, которые можно купить в магазине или заказать непосредственно у производителя.

По функциональному назначению различаются следующие балки:

1. Фундаментные. Они производятся из тяжелого бетона специальных марок, которые обладают отличными техническими показателями. Они широко используются в строительстве крупных промышленных сооружений. Наиболее практично применять в зонах высокой сейсмичности и подземной нестабильности, так как опоры способны воспринимать серьезные динамические нагрузки. При установке обеспечивается хорошая гидроизоляция, что исключает касание плит с грунтовым слоем.
2. Прямоугольные БП. Считается наиболее популярным видом в строительной сфере. Эффективной формой считается вариант с верхней и нижней полкой, входящей в конструкцию Т-образной формы. Железобетонные перекрытия длиной до 24 м укладываются на пролеты протяженностью не более 12 м, тогда организовывается мощная и жесткая система. Также существуют Г-образные сечения для фасадов.
3. Стропильные. В эту группу входят одно- и двускатные типы, у которых верхний пояс может иметь криволинейную или ломаную поверхность. Зачастую используются для кровельных работ, где перекрытия будут воспринимать достаточно высокие усилия. К таким сооружениям можно отнести промышленные здания, большие склады, сельскохозяйственные постройки с погрузкой/разгрузкой тяжелой техники или оборудования. Также железобетонные элементы оснащаются рельсами для кран-балок или мостовых кранов.

Размеры и маркировка

На основе соответствующих норм сборные железобетонные конструкции для устройства перекрытий маркируются по классификации и типоразмеру. Маркировка БСП относится к стропильным балкам с параллельными поясами. БСО называют стропильные односкатные, а БСД – двускатные. Маркой БП характеризуются подстропильные ЖБИ. Буквенные обозначения дополняются специальными цифрами, характеризующими следующие показатели:

• для описания типоразмера, нормативных габаритов пролета арабскими цифрами целого значения;
• для определения класса по несущей способности, марки бетонного раствора, класса арматуры;
• для определения второстепенных характеристик (конструктивные особенности, отличия в условиях использования и т.д).

Для проведения точных расчетов опор потребуется учитывать некоторые характеристики независимо от сферы их использования:

1. Длина (L). Этот показатель должен превышать длину пролета на 0,4-0,5 м и заходить за опорные части по 0,2 м на несущие элементы.
2. Ширина (В). Отношение к высоте – 5:7 соответственно.
3. Высота (Н). Не менее 5% или 1/20 длины.

Вне зависимости от условий применения ЖБИ, будь то промышленные объекты, жилые или гражданские сооружения, их характеристики в целом не изменяются. Главным критерием является то, чтобы габариты соответствовали нормативным показателям согласно ГОСТ.

В перекрытиях железобетонные балки используются несколько увеличенные, чтобы края выступали на концы опорных частей на 20 см. Запрещено выбирать изделия с «запасом», так как его размеры зависят друг от друга, и малейшее их изменение может привести к полной потере несущей способности. При этом соотношения должны соблюдаться в точности по нормативам, чтобы обеспечить максимальную надежность зданию.

В гражданском строительстве используются варианты длиной до 6 м, ширина не превышает 20 см, а высота – 30 см. В промышленном могут встречаться такие параметры: L=4-24 м, B=0,24-1,2 м, H=0,3-1,7 м. Более конкретные габариты определяются с учетом типа сооружения: цокольная часть, чердачное перекрытие, межэтажный шов.

Основные преимущества

Балки обладают эксплуатационными качествами:

• Повышенная прочность.
• Огнестойкость и устойчивость к перепадам температур.
• Устойчивость к механическим и динамическим нагрузкам.
• Стойкость к воздействию коррозии, плесени, грибки и повышенной влажности.
• Возможность быстрой установки.
• Практичность и надежность в эксплуатации.

Область применения

Железобетонные опоры обладают различными размерами и используются для возведения промышленных и гражданских многоэтажных зданий. На сегодняшний день балки считаются наиболее распространенными и практичными. Они позволяют распределять нагрузку по всему периметру, повышая долговечность конструкции.

Несмотря на то, что в современном строительстве отдается предпочтение монолитным технологиям, такие элементы позволяют устраивать ЖБИ перекрытия сплошного или ребристого типа. Однако сборные обладают внушительным собственным весом, что объясняет их выбор для масштабных сооружений. Для устройства монтажа приходится использовать многотонные краны и создавать высокопрочное основание, что влечет за собой существенные затраты. Также это относится к привлечению специализированной техники, но строительство продвигается гораздо интенсивнее.

Для ж/б изделий выдвигается главное требование – обеспечение несущей способности, а от типа объекта варьируются габариты и прочностные качества. Балки широко применяются для возведения аэропортов, многоэтажных промышленных и гражданских зданий, мостов, железнодорожных полотен. Также практичны для проведения фундаментных работ.

Так как ЖБ пролет представляет собой жесткую арку, конструкции характерна высокая устойчивость к различным усилиям, долговечность и прочность. Несмотря на большой вес, монтажные работы проводятся достаточно быстро, а при помощи строительной техники трудозатраты существенно снижаются. Главное – обеспечить точность установки в проектное положение.

---

 

Определение несущей способности железобетонной балки

Определение несущей способности ж/б балки без арматуры в сжатой зоне

 

Дано:

железобетонная балка длиной 4.5 м, высотой h = 30 см, шириной b = 240 мм из бетона марки М300, что соответствует классу В22.5. Балка армирована арматурой класса А-III (A400), двумя стержнями диаметром 18 мм снизу. В качестве крупного заполнителя использовался гранитный щебень (в итоге имеем тяжелый бетон)

Требуется определить:

какую равномерно распределенную нагрузку выдержит такая балка при условии шарнирного закрепления на опорах.

Решение:

Алгоритм расчета в этом случае выглядит следующим образом: сначала определяется высота сжатой зоны бетона, затем — значение момента, а после этого можно определить значение нагрузки. Ну а теперь подробнее:

1. Определение пролета балки

Так как длину опорных участков балки желательно принимать не менее h/2, то в нашем случае расчетный пролет составит l = 4.5 — 0.3 = 4.2 метра.

2. Определение прочностных характеристик

Расчетное сопротивление арматуры растяжению мы можем сразу принять по соответствующей таблице R_a = 3600 кг/см². В таблицах расчетное сопротивление бетона класса В22.5 не приводится. Однако ничего не мешает нам определить это значение интерполированием:

R_b = (11.5 + 14.5)/2 = 13 МПа или 13/0.0981 = 132.5 кг/см²

а с учетом различных коэффициентов, учитывающих возможную длительность действия нагрузки, повторяемость нагрузок, условия работы бетона и др. мы для надежности примем

R_b = 132.5·0.8 = 106 кг/см².

Два стержня арматуры диаметром 18 мм имеют площадь А_s = 5.09 см². Это можно определить как непосредственно из формулы А = пd²/4, так и по таблице.

3. Определение относительной высоты h_o

Если h_o нам не известно, то из конструктивных соображений в данном случае защитный слой бетона а ≥ 1.8 см, соответственно h_o ≤ 30 — 1.8 — 0.9 ≤ 27.3 cм. Для дальнейших расчетов примем значение h_o = 27 cм.

4. Определение высоты сжатой зоны бетона

Согласно формуле 220.6.5 высота сжатой зоны у составляет

(6.5)

тогда

у = 3600·5.09/(106·24) = 7.2024 ≈ 7.2 см

Заодно определим, находится ли данное значение в пределах допустимого

у/ho ≤ ξ_R 

7.2/27 = 0.267 < ξ_R = 0.531 (для арматуры класса А400)

5. Определение максимального значения момента

Так как согласно формуле 220.6.3

M < R_bbу (h₀ — 0,5у)

То значение момента составит

М < 106·24·7.2(27 — 0.5·7.2) = 428613.12 кгс·см

т.е. максимально допустимое значение изгибающего момента составит M = 4286 кгс·м

6. Определение равномерно распределенной нагрузки

Так как

М = ql²/8

то

q = 8M/l² = 8·4286/4.2² = 1943.46 кг/м

Т.е. имеющаяся балка при условии того, что при ее проектировании и изготовлении были соблюдены все конструктивные и технологические требования может выдерживать нагрузку до 1943 кг/м. Если на балку будут действовать одна или несколько сосредоточенных сил, то заключительная часть расчета будет несколько другой. Тем не менее часто сосредоточенную нагрузку или нагрузки можно привести к эквивалентной равномерно распределенной.

А если в сжатой зоне сечения также имеется арматура и ее влияние на прочность хочется учесть, то алгоритм расчета при этом не меняется, лишь немного усложняются формулы:

Определение несущей способности ж/б балки с арматурой в сжатой зоне

Например у рассчитанной выше балки имеется арматура в сжатой зоне — 2 стержня арматуры диаметром 12 мм. Площадь сечения сжимаемой арматуры составит А’_s = 2.26 см². Расстояние от верха балки до центра тяжести сжатой арматуры примем равным a’ = 3 см. Расчетное сопротивление сжатию составляет R_sc = 3600 кг/см².

При наличии арматуры в сжатой зоне формула для определения высоты сжатой зоны примет следующий вид:

 (282.5)

тогда

у = 3600(5.09 — 2.26)/(106·24) = 4 см

так как у нас у/h_o < ξ_R, то значение максимального изгибающего момента мы будем производить по следующей формуле:

M < R_bby(h_о — 0,5у) +R_csA’_s(h_o — a’) (281.5.2)

M < 106·24·4(27 — 2) + 3600·2.26(27 — 3) = 254400 + 193536 = 447936 кгс·см

Таким образом максимально допустимое значение момента составит примерно М = 4479 кгс·м, т.е. примерно на 4.5% больше, чем при расчете без учета арматуры в сжатой зоне. Соответственно и значение максимально допустимой нагрузки также увеличится на 4.5% или в 1.045 раза и составит

q = 1943.46·1.045 = 2031 кг/м

Вот собственно и весь расчет. При этом стоит ли при расчете учитывать наличие арматуры в сжатой зоне сечения или нет — решать вам.

Железобетонные балки перекрытия: размеры, ГОСТы, изготовление

При устройстве перекрытий частного дома кроме деревянных могут использоваться и  балки из железобетона, как готовые, так и изготовленные своими руками. Поэтому, в данной статье мы рассмотрим какими могут быть такие готовые железобетонные балки перекрытия, их размеры, ГОСТы, а также как, при желании, изготовить их самостоятельно.

 

 

 

 

Содержание:

=>Преимущества и недостатки

=>Размеры и ГОСТы

=>Изготовление своими руками

=>Видео по теме

 

 

 

 

 

 

Для того чтобы определить целесообразность использования ж/б балок для устройства перекрытий при строительстве частного дома рассмотрим их плюсы и минусы.

Можно выделить следующие преимущества балок из железобетона:

• Прочность – правильно подобранная или изготовленная такая балка прочнее деревянной;
• Огнестойкость – бетон материал не горючий;
• Жесткость – способность перекрывать большие пролеты без прогиба и вибрации;
• Устойчивость к влаге – особенно актуально при устройстве перекрытия над помещениями с повышенной влажностью.

Из недостатков можно выделить:

• Относительно большой вес – более высокая нагрузка на стены, а для погрузки и монтажа необходимы грузоподъемный механизм или машина (кран).
• Более высокая теплопроводность, по сравнению с изделиями из древесины;
• Более высокая стоимость, особенно готовых изделий, изготовленных на ЖБК.

Независимо от того, будете вы использовать готовые железобетонные балки или изготавливать сами необходимо определиться с их размерами.  При этом можно ориентироваться на следующие показатели:

1. Длина (L) их должна быть такой,  чтобы их края (опорные части) заходили на несущие стены не менее чем по 20 см, то есть они должна быть длиннее перекрываемого пролета, не менее чем на 0,4 м;
2. Высота (H) должна составлять, как минимум 1/20 (5%) от длины;
3. Рекомендуемая ширина (B) должна соотноситься с высотой, как 5:7.

Так, например, для пролета 6 м потребуются железобетонные балки перекрытия следующих размеров:  длиной 6,4 м, высотой – 0,30 м и шириной – 0,214 м.

Если вы будете использовать готовые балки изготовленные в промышленных условиях (на ЖБК или других предприятиях), то достаточно знать требуемую длину и назначение перекрытия (цокольное, междуэтажное, чердачное).  Как правило на предприятиях, которые занимаются изготовлением таких балок существует определенный их ассортимент из которого и придется выбирать. Изготовляются они в соответствии с ГОСТ  24893.1-81, 24893.2-81 и 20372-90.

Готовые железобетонные балки перекрытия могут быть разных видов, сечения и назначения.

По форме  и виду сечения они могут быть:

• Прямоугольными;
• Трапециевидными;
• Двутавровыми;
• Т- или L- образными;
• полнотелыми или полыми.

Кроме того, для железобетонного часторебристого перекрытия изготавливаются специальные балки, имеющие прямоугольное железобетонное основание и разделительное ребро жесткости из арматуры. От рассмотренных выше, они отличаются не только формой, но и относительно небольшим весом. Их можно монтировать даже без грузоподъемных механизмов, вручную. После монтажа, пространство между такими балками заполняется специальными пустотелыми бетонными или газобетонными блоками (см. видео-ролик).

При выборе необходимо помнить, что для междуэтажных перекрытий необходимы изделия выдерживающие нагрузку не менее 205 кг/м² с жесткостью минимум 1/250, а для чердачных – не менее 105 кг/м² с жесткостью 1/200.

В некоторых случаях возникает необходимость или желание изготовить такие железобетонные балки своими руками.  Для того, чтобы сделать этого, необходимо изготовить для них опалубку. Проще всего это сделать из деревянных досок , толщиной 25-40 мм или фанеры (10-20 мм).  Форма и внутренние размеры опалубки должны соответствовать форме и размерам будущей балки, рассчитанные в соответствии с рекомендациями, приведенными выше. Изнутри опалубка покрывается полиэтиленовой пленкой или другим гидроизолирующим материалом.

Кроме этого, при самостоятельном изготовлении необходимо соблюдать следующие правила:

• Необходимо выполнить армирование с помощью минимум 4-х  стержней арматуры диаметром 12-16 мм ;
• Лучше всего если армирование будет выполнено целыми кусками арматуры. Но если все таки возникла необходимость сопряжения, то необходимо делать нахлестку не менее 80 см с последующим соединением вязальной проволокой;
• Арматура должна быть установлена так, чтобы обеспечить ее полное покрытие бетоном, слоем не менее 5 см — для защиты от коррозии. Для этого можно использовать специальные пластиковые или самодельные подставки;
• Бетон для заливки должен быть качественным, не ниже марки 300;
• Объем бетона должен быть рассчитан так, чтобы его заливка происходила в один прием, без перерывов;
• После заливки бетона конструкцию необходимо накрыть гидроизоляционным материалом;
• В жаркую и сухую погоду бетон необходимо периодически (раз в сутки) поливать водой;
• Бетон должен «дозревать» в течении двух недель.

Изготовленные таким способом железобетонные балки можно использовать и для перекрытия оконных или дверных проемов, особенно в случае их больших или нестандартных размеров.

Армирование железобетонных балок перекрытия. Видео:

Читайте также:

Деревянные фермы перекрытия: особенности изготовления и использования

 

 

 

Как соорудить деревянные перекрытия в доме из газобетона

 

 

 

Железобетонное монолитное перекрытие своими руками

 

 

< Предыдущая		Следующая >

Мостовые балки: цена, характеристики, ГОСТ

Широкое использование и применение железобетонных балок обусловлено потребностью в износостойком материале, который не подвластен воздействию  огня и коррозии. В целом балки классифицируются по назначению, особенностям сечения и типу конструкции. В процессе строительства особое внимание уделяется как раз способу сечения, так как от этого показателя зависит прочность и устойчивость дальнейшей конструкции.

Форма сечения представляет собой разделение балок по способу монтажа и техническим особенностям материала. Зачастую выделяют четыре вида сечения: прямоугольные, которые применяются в обустройстве пролетов, с длиной в 12 метров; консольные; тавровые; а также T/L-образные. Несмотря на разнообразность видов и форм железобетонных балок, большую популярность при строительстве автодорожных мостов имеют именно балки железобетонные таврового сечения.

Тавровое сечение обеспечивает прочную конструкцию, которая выдерживает нагрузки на порядок выше, нежели консольные и прямоугольные балки. Несмотря на прочность и стойкость конструкции, весьма небольшой вес балки обеспечивает легкость при планировке, транспортировке и ее дальнейшей установке.

Рассматривая размеры ЖБ балок таврового сечения, нельзя выделить определенные габариты, так как широкое применение предусматривает разную форму материала. Наш завод ЖБИ осуществляет производство железобетонных балок таврового сечения в достаточно широкой номенклатуре.

Технические характеристики тавровых балок: размеры, вес

Особенность изготовления балок в современных условиях производства, предусматривает возможность создания изделий индивидуальных размеров. Конечно, основные габариты и форма не меняются, но подделать их под определенный разъем и размер вполне возможно. Длина одной балки у нас может колебаться от 12 м до 18 м. В области строительного проектирования с использованием балок таврового сечения, размеры высчитываются до разницы одного сантиметра, ее длинны и ширины.

Стоит отметить, что тавровое сечение значительно отличается от треугольного и  консольного. В виду того, что сжатая зона поперечного сечения отличается от стандартных, необходимо правильно просчитывать размеры с учетом ребер материала. Также тавровое сечение предусматривает наличие арматуры, которая должна учитываться при распределении нагрузки и размещении балки.

Доставка Мостовые балки

Доставка Мостовые балки осуществляется собственным транспортом в г. Москва,  Московская, Орловской, Рязанской, Калужской и другим областям России! Расчет доставки можно заказать в разделе Доставка.

При доставке Мостовые балки необходимо соблюдать меры предосторожности. Транспортировать тяжеловесный груз согласно ГОСТ разрешено только в горизонтальном положении в спецтранспорте. При погрузке/разгрузке запрещено перемещать по нескольку штук. Исключение: такелажные работы специальными устройствами, где допускается подъем одновременно нескольких изделий.

При складировании на открытом грунте в основание штабеля кладется прокладка толщиной не менее 10 см, необходим сток для воды.

Мостовые балки цена в Москве

Мостовые балки цена за штуку. Цена зависит от их размера, толщины, наличия/отсутствия укрепляющих добавок, армирования. Чтобы не переплачивать за товар, целесообразно заказать Мостовые балки напрямую от производителя завод ООО ПСК «Перспектива». Так вы получите сертифицированные железобетонные изделия с лабораторным заключением и по оптимальной стоимости.

Наша компания может предложить вам оптимальный баланс между качеством и стоимостью.

Наш прайс можно запросить оформить заказ в интересующем Вас разделе сайта.

 

Купить Мостовые балки на заводе ЖБИ

Выгодно купить Мостовые балки без посредников на заводе ЖБИ «Перспектива». Сейчас мы наращиваем производственную мощность и ищем новых надежных партеров. 

ГОСТ 20372-2015 Балки стропильные и подстропильные железобетонные. Технические условия стр. 4

6.9 Размеры, отклонения от прямолинейности и плоскостности граней балок, ширину раскрытия технологичеких трещин, качество внешних поверхностей и внешний вид балок следует проверять методами, установленными ГОСТ 26433.0 и ГОСТ 26433.1.

6.10 Размеры и положение арматурных и закладных изделей, а также толщину защитного слоя бетона до арматуры следует определять по ГОСТ 17625 и ГОСТ 22904.

7 Транспортирование и хранение

7.1 Транспортировать и хранить балки следует в соответствии с требованиями ГОСТ 13015 и настоящего стандарта.

7.2 Балки следует транспортировать и хранить в рабочем положении, установив на инвентарные подкладки. При установке балок в кассетные стеллажи должна быть обеспечена их устойчивость.

7.3 Подкладки следует устанавливать в соответствии со схемами (рисунок 1), приведенными в рабочих чертежах балок. Расстояние между рядами балок устанавливают с учетом возможности захвата каждой балки при погрузочно-разгрузочных работах.

Толщина подкладок должна быть не менее 40 мм, ширина — не менее 150 мм, длина — на 100 мм больше ширины балки в опорном сечении.

650 × 283 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне

Рисунок 1 — Складирование балок

Приложение А (рекомендуемое). Форма и основные размеры балок

Приложение А

(рекомендуемое)

Таблица А.1

Эскиз изделия	Типоразмер изделия	Размеры, мм					Масса, т
		L			t	b
Стропильные балки серии 1.462.1-10/93 [1] Серия 1.462.1-10/93 Балки стропильные железобетонные для покрытий зданий с пролетами 6 и 9 м, 1994 г. Выпуск 1
457 × 192 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	БСП 6	5960		—	100	200
441 × 200 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	БСП 9	8960			80	220
Стропильные балки серии 1.462.1-1/88 [2] Серия 1.462.1-1/88 Балки железобетонные предварительно напряженные пролетом 12 м для покрытий зданий с плоской и скатной кровлей, 1989 г. Выпуск 1
620 × 243 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСП 12	11960			80	280	4,50
	2БСП 12				80	280	5,00
620 × 251 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	2БСО 12	11960			80	280	4,50
	3БСО 12				80	280	5,00
Стропильные балки серии 1.462.1-3/89 [3] Серия 1.462.1-3/89 Железобетонные стропильные решетчатые балки для покрытий одноэтажных зданий, 1989 г. Выпуск 1
461 × 208 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСД 12 (1БДР 12)**	11960			—	200	4,70
	2БСД 12 (2БДР 12)				—	200	5,00
458 × 228 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСД 18 (1БДР 18)	17960			—	200	8,40
	2БСД 18 (2БДР 18)				—	240	10,40
	3БСД 18 (3БДР 18)				—	280	12,10
Стропильные балки серии 1.462.1-23 [4] Серия 1.462.1-23 Балки стропильные железобетонные двутавровые пролетом 15 м для покрытий одноэтажных зданий промышленных предприятий, 1992 г. Выпуск 1
449 × 191 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСД 15	14960			70	330	6,10
452 × 189 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	2БСД 15	14960			80	330	8,70
	3БСД 15				70	330	8,00
Стропильные балки серии 1.462.1-16/88 [5] Серия 1.462.1-16/88 Балки стропильные железобетонные двутавровые пролетом 18 м для покрытий одноэтажных зданий промышленных предприятий, 1992 г. Выпуски 1, 2
585 × 232 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	4БСД 18	17960			70	330	7,30
	5БСД 18				70	230	5,60
580 × 226 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	6БСД 18	17960			80	330	10,40
	7БСД 18				80	330	9,50
Стропильные балки серии 1.462.1-24 [6] Серия 1.462.1-24 Балки стропильные железобетонные двутавровые пролетом 21 м для покрытий одноэтажных зданий промышленных предприятий, 1992 г. Выпуск 1
593 × 237 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСД 21	20960			70	330	9,90
583 × 243 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	3БСД 21	20960			120	430	16,70
Стропильные балки серии 1.862.1-7 [7] Серия 1.862.1-7 Железобетонные предварительно напряженные односкатные балки пролетом 6; 7,5; 9 и 12 м для покрытий сельскохозяйственных зданий с уклоном кровли 1:4, 1990 г. Выпуск 1
554 × 134 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСО 6	6250		—	90	200	0,80
605 × 161 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСО 8	7800		—	70	200	1,05
556 × 193 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСО 9	9350		—	80	200	1,75
558 × 174 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСО 12	12440			80	200	2,90
Стропильные балки серии 1.862.1-8.94 [8] и 1.862.1-2/88 [9] Серия 1.862.1-8.94 Балки железобетонные односкатные пролетом 6; 7,5; 9 и 10,5 м для покрытий сельскохозяйственных зданий с уклоном кровли 1:4, 1994 г. Выпуск 1Серия 1.862.1-2/88 Балки стропильные железобетонные односкатные пролетом 6; 7,5 и 9 м для покрытий сельскохозяйственных зданий, 1991 г. Выпуск 2с (балки для районов с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов) — опалубочные формы 2БСО6, 2БСО8, 2БСО9
527 × 151 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	2БСО 6	6260		—	90	200	0,85
491 × 146 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	2БСО 8	7690		—	90	250	1,40
519 × 168 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	2БСО 9	9180		—	90	250	2,40
546 × 140 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСО 11	10750			100	220	2,90
Стропильные балки серии 1.849.1-5.93 [10] и 1.849.1-2 [11] Серия 1.849.1-5.93 Железобетонные балки для чердачных перекрытий сельскохозяйственных производственных зданий, 1993 г. Выпуск 1.Серия 1.849.1-2 Железобетонные балки для чердачных перекрытий сельскохозяйственных производственных зданий, 1988 г. Выпуск 1
522 × 165 пикс.   &nbsp Открыть в новом окне	1БСП 7	7470		—	80	200	1,40
	2БСП 7	7470		—	130	200	1,90
* — В графе «масса» цифра в числителе соответствует массе балки из тяжелого бетона, в знаменателе — из легкого конструкционного бетона. В знаменателе первая цифра соответствует массе балки из керамзитобетона, вторая (через дробь) — из аглопоритобетона и шлакопемзобетона.** — Ранее принятые обозначения балок в серии приведены в скобках.

Библиография

[1]	Серия 1.462.1-10/93	Балки стропильные железобетонные для покрытий зданий с пролетами 6 и 9 м
[2]	Серия 1.462.1-1/88	Балки железобетонные предварительно напряженные пролетом 12 м для покрытий зданий с плоской и скатной кровлей
[3]	Серия 1.462.1-3/89	Железобетонные стропильные решетчатые балки для покрытий одноэтажных зданий
[4]	Серия 1.462.1-23	Балки стропильные железобетонные двутавровые пролетом 15 м для покрытий одноэтажных зданий промышленных предприятий
[5]	Серия 1.462.1-16/88	Балки стропильные железобетонные двутавровые пролетом 18 м для покрытий одноэтажных зданий промышленных предприятий
[6]	Серия 1.462.1-24	Балки стропильные железобетонные двутавровые пролетом 21 м для покрытий одноэтажных зданий промышленных предприятий
[7]	Серия 1.862.1-7	Железобетонные предварительно напряженные односкатные балки пролетом 6; 7,5; 9 и 12 м для покрытий сельскохозяйственных зданий с уклоном кровли 1:4
[8]	Серия 1.862-8.94	Балки железобетонные односкатные пролетом 6; 7,5; 9 и 10,5 м для покрытий сельскохозяйственных зданий с уклоном кровли 1:4
[9]	Серия 1.862.1-2/88	Балки стропильные железобетонные односкатные пролетом 6; 7,5 и 9 м для покрытий одноэтажных сельскохозяйственных зданий
[10]	Серия 1.849.1-5.93	Железобетонные балки для чердачных перекрытий сельскохозяйственных производственных зданий
[11]	Серия 1.849.1-2	Железобетонные балки для чердачных перекрытий сельскохозяйственных производственных зданий

Детализация RCC (армированный цементный бетон) | Армирование

В балках RCC элементы рассчитаны на сопротивление нагрузкам, которые вызывают изгибающий момент, поперечные силы, а иногда в некоторых случаях это также вызывает скручивание по всей длине. Это известный факт, что бетон прочен на сжатие и очень слаб на растяжение. Стальная арматура, присутствующая в бетоне, используется для восприятия растягивающих напряжений в железобетонных балках.

Прокат из низкоуглеродистой стали.

Прокат из мягкой стали круглого сечения.Но когда появились деформированные и скрученные стержни, использование стержней из мягкой стали сократилось. Ребра имеют вмятины на поверхности деформированных стержней или стержней HYSD, что приводит к увеличению прочности сцепления как минимум на 40% по сравнению с стержнем из мягкой стали.

Стержни HYSD

Хорошая детализация арматуры с соответствующими чертежами важны на строительной площадке, поскольку они помогают инженерам на стройплощадке правильно разместить арматуру для хорошего процесса строительства.

Термины, используемые при детализации балок

• Размер и количество стержней / расстояние между стержнями,
• Перехлест и обрезка стержней / изгиб стержней
• Длина развертки стержней,
• Прозрачное покрытие для арматуры и
• Прокладка и поручни для стульев.

Крепление в стальных стержнях обычно выполняется в виде изгибов и крюков. Скрученные стальные стержни или деформированные стальные стержни не имеют крючков. Значение анкеровки изгиба стержня принимается равным 4-кратному диаметру стержня на каждые 45 ⁰ изгиба, подвергаемого максимуму 16-кратного диаметра стержня. Чтобы увеличить длину стержней, стержни соединяют внахлест. Минимальная длина нахлеста должна быть равна длине развертки.

Стандартные крюки и изгибы в арматуре

Значение K, указанное на приведенном выше рисунке, зависит от типа используемой стали, которая приведена ниже:

• Мягкая сталь: 2
• Холоднодеформированная сталь: 4

Классификация балок в соответствии с по

• Форма
  • Прямоугольная, Т-образная, L-образная, Круглая и т. д.
• Условия опоры:
  • Простая опора, фиксированная, непрерывная и консольная
• Армирование:
  • Одноармированное и дважды усиленное

Глубина балки рассчитывается на основе прочности на изгиб и удовлетворять критериям прогиба. Обычно отношение пролета к глубине поддерживается от 10 до 15, а отношение глубины к ширине прямоугольника берется в диапазоне 1.5–2. Минимальное покрытие балок должно быть 25 мм или не должно быть меньше большего диаметра стержня для всей стальной арматуры. Номинальное покрытие, указанное в IS456-2000, должно использоваться для удовлетворения критериев долговечности.

Арматура в балке

• Обеспечивается продольная арматура на растянутой и сжатой поверхности в один или несколько рядов. При растяжении требуется минимум два стержня диаметром 12 мм.
• Усиливающие элементы, обеспечивающие сопротивление сдвигу, размещаются в виде вертикальных хомутов и / или изогнутых кверху продольных стержней.
• Усиление боковой стороны стенки балки требуется, если глубина стенки балки превышает 750 мм.

Прутки размером 6,8,10,12,16,20,25,32,50 мм доступны на рынке.

Детали армирования в балках

Представление стержней на чертежах

Расчет рабочего напряжения для бетонных балок

Рассмотрим относительно длинную балку с простой опорой, показанную ниже. Предположим, что нагрузка w _o постепенно увеличивается до тех пор, пока балка не сломается.Луч перейдет в три этапа:

1. Этап без трещин в бетоне — на этом этапе общая часть бетона будет сопротивляться изгибу, что означает, что балка будет вести себя как сплошная балка, полностью сделанная из бетона.
2. Стадия бетона с трещинами — диапазон упругих напряжений
3. Стадия предельного напряжения — разрушение балки

Стадии трещин в бетонной балке

На участке 1: этап разблокировки

1. Фактический момент, M <Трещинный момент, M _cr
2. Нет трещин
3. Сечение брутто сопротивляется изгибу
4. Растягивающее напряжение бетона ниже разрыва

На участке 2: граница между стадиями образования трещин и трещин

1. Фактический момент, M = момент срабатывания, M _cr
2. Трещина начинает формироваться
3. Сечение брутто сопротивляется изгибу
4. Растягивающее напряжение бетона достигло точки разрыва

На участке 3: Бетон с трещинами

1. Фактический момент, M > Трещинный момент, M _cr
2. Стадия упругого напряжения
3. Трещины, образовавшиеся в растянутом волокне балки, быстро распространяются к нейтральной оси
4. Растягивающее напряжение бетона выше прочности на разрыв
5. При отказе может возникнуть стадия предельного напряжения

Анализ рабочего напряжения — этап без трещин

Балка ведет себя эластично и не имеет трещин.Растягивающее напряжение бетона ниже разрыва.

Момент растрескивания
NSCP 2010, Раздел 409.6.2.3

Модуль разрыва бетона, $ f_r = 0,7 \ sqrt {f’_c} ~ \ text {МПа} $

Взрывной момент, $ M_ {cr} = \ dfrac {f_r \, I_g} {y_t} $

Где
$ I_g $ = Момент инерции сечения брутто без учета арматуры

$ y_t $ = расстояние от центра тяжести сечения брутто до волокна предельного напряжения

Анализ рабочего напряжения — стадия образования трещин

Общие требования
Фактические напряжения ≤ Допустимые напряжения

Метод внутренней пары
Статическое равновесие внутренних сил

Коэффициент k:

$ k = \ dfrac {f_c} {f_c + \ dfrac {f_s} {n}} $

Коэффициент j:

$ j = 1 \ frac {1} {3} k $

Коэффициент моментного сопротивления:

$ R = \ frac {1} {2} f_c \, kj $

Количество моментов: используйте наименьшее из двух

$ M_c = C \, jd = \ frac {1} {2} f_c \, kj \, bd ^ 2 = Rbd ^ 2 $

$ M_s = T \, jd = A_s f_s \, jd $

Метод преобразованного сечения
Преобразуйте площадь стали в эквивалентную площадь бетона, умножив A _s с модульным коэффициентом, n .2 $

Фактические напряжения (рассчитываются по формуле изгиба)

Бетон
$ f_c = \ dfrac {Mx} {I_ {NA}} $

Натяжная сталь
$ \ dfrac {f_s} {n} = \ dfrac {M (d — x)} {I_ {NA}} $

Компрессионная сталь для двойного армирования
$ \ dfrac {f_s ‘} {2n} = \ dfrac {M (x — d’)} {I_ {NA}} $

Поведение модернизированных железобетонных балок при комбинированном изгибе и кручении: численное исследование

1 Поведение модернизированных железобетонных балок при комбинированном изгибе и кручении: численное исследование R.Сантакумар Ассистент профессора, Национальный институт подготовки и исследований технических учителей, Ченнаи. Р. Дханарадж Профессор, Мадрасский технологический институт, Ченнаи. Э.Чандрасекаран Профессор инженерного колледжа Полумесяца, Ченнаи. АННОТАЦИЯ: В данной статье представлено численное исследование не модернизированных и модернизированных железобетонных балок, подвергнутых комбинированному изгибу и кручению. Рассмотрены различные соотношения крутящего момента и изгибающего момента. Для этого исследования используются конечные элементы, принятые ANSYS.С целью проверки разработанной модели конечных элементов численное исследование сначала проводится на не модернизированных железобетонных балках, которые были экспериментально испытаны и описаны в литературе. Затем исследование было расширено для тех же железобетонных балок, модернизированных армированными углеродным волокном пластиковыми композитами с ориентацией волокон ± 45 ° и / 9 °. Настоящее исследование показывает, что композиты из углепластика с ориентацией волокон ± 45 ° более эффективны при модернизации RC-балок, подвергающихся комбинированному изгибу и кручению, для более высокого отношения крутящего момента к моменту.1. ВВЕДЕНИЕ Конструктивные элементы из железобетона (ЖБИ), такие как периферийные балки на каждом этаже многоэтажных зданий, кольцевые балки на дне круглых резервуаров, краевые балки крыш оболочки, балки, поддерживающие плиты навеса, и винтовые лестницы подвергаются воздействию значительные крутильные нагрузки в дополнение к изгибу и сдвигу. Усиление или модернизация становятся необходимыми, когда эти элементы конструкции перестают обеспечивать удовлетворительную прочность и удобство эксплуатации. Композиты из армированного волокном пластика (FRP) могут эффективно использоваться в качестве внешнего армирования для модернизации таких железобетонных конструкций с дефектами конструкции.Одним из основных применений композитов для модернизации конструкций является увеличение прочности балок на изгиб и сдвиг. Усиление изгибаемых и поперечных балок RC с помощью ламинатов и ткани из стеклопластика изучали несколько исследователей (Саадатманеш 199, Гази 1994, Шариф 1994, Норрис 1997, Танасис 2, Амир 22). Однако изучению крутильного упрочнения элементов конструкции с использованием стеклопластика уделялось меньше внимания. Ghobarah и др. (22) исследовали эффективность усиления FRP балок RC, подвергнутых чистому кручению, и представили наиболее эффективный оберточный материал и образец для повышения сопротивления скручиванию.Только недавно исследователи попытались смоделировать поведение железобетона, усиленного композитами FRP, используя метод конечных элементов. Ардуини и др. (1997) использовали метод конечных элементов для моделирования поведения и механизмов разрушения RC-балок, усиленных пластинами из стеклопластика. Пластины FRP были смоделированы с использованием двухмерных пластинчатых элементов. Однако в этом исследовании не было предсказано рисунков трещин. Тедеско и др. (1999) смоделировали весь усиленный железобетонный мост из стеклопластика с помощью анализа методом конечных элементов.В их исследовании элементы фермы были использованы для моделирования композитов FRP. Качлакев и др. (21) использовали конечные элементы, принятые ANSYS, для моделирования железобетонных балок без трещин, усиленных на изгиб и сдвиг композитами из стеклопластика. Для моделирования композитов FRP были использованы 46 твердых элементов. Сравнение экспериментальных данных с результатами конечно-элементных моделей показало хорошее согласие. В этой статье с использованием метода конечных элементов была сделана попытка изучить поведение модернизированных и не модернизированных железобетонных балок, подвергающихся комбинированному изгибу и кручению.Для этого исследования использовались конечные элементы, принятые ANSYS. Численное исследование поведения не модернизированных RC-балок, которые были экспериментально протестированы и опубликованы Gesund и др. (1964), впервые было проведено для проверки модели конечных элементов, разработанной в этом исследовании. Это исследование было дополнительно расширено 1

2 для тех же RC-балок, модернизированных с использованием композитов, армированных углеродным волокном (CFRP). Рассмотрены композиты из углепластика с ориентацией волокон ± 45 o и / 9 o.Исследование проводилось для различных соотношений крутящего момента и изгибающего момента, таких как 0,25, 0,5 и 1 .. и R + (53) * (546) (4149,7) * предполагаемое значение 2. ГЕОМЕТРИЯ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА 2.1 Усиленный Бетонная балка В этом исследовании использовались геометрия и свойства материала, указанные Gesund и др. (1964). Общий вид балки под нагрузкой представлен на рисунке 1. Поперечное сечение балки имело ширину 23 мм (8 дюймов) и глубину 23 мм (8 дюймов), а длина испытательного участка была принята равной 1625 мм ( 64 дюйма).Различное соотношение крутящего момента к изгибающему моменту может быть достигнуто путем изменения длины плеча момента. Все балки были усилены тремя стержнями диаметром 12,7 мм (№4) в качестве растягивающей арматуры и двумя стержнями диаметром 12,7 мм (№4) в качестве арматуры на сжатие. Предел текучести этих продольных арматуры был зарегистрирован как 352 МПа (51 фунт / кв. Дюйм). Закрытые хомуты диаметром 9,5 мм (№ 3) с пределом текучести 345 МПа (5 фунтов на кв. Дюйм) были размещены на расстоянии 5,8 мм (2 дюйма) от центра к центру по длине балки.Модуль упругости и коэффициент ядовитости для всех арматурных элементов считались равными 2 кН / мм 2 (29 фунтов на квадратный дюйм) и 3 соответственно. Бетонное покрытие для арматуры сверху, снизу и по бокам было принято равным 38 мм (1,5 дюйма). Прочность бетона на сжатие считалась такой же, как и у Гесунда и др. (1964). Коэффициент ядовитости для бетона был принят равным 2. Модуль упругости и предел прочности бетона были рассчитаны на основе установленных эмпирических соотношений, приведенных в ACI 318 (1999).В таблице 1 приведены свойства бетона для всех балок. Таблица 1. Свойства бетона Обозначение балки Прочность на сжатие МПа (фунт / кв. Дюйм) 39,5 (574) (468) (53) Прочность на разрыв МПа (фунт / кв. Дюйм) 3,92 (568,22) 3,54 (513,7) 3,76 (546) Модуль упругости МПа (тыс. Фунтов на квадратный дюйм) 2978 ( 4318,4) 2689 (3899,4) (4149,7) C25, R25 # и R25 + C5, R5 # и R5 + C1, R1 # и R1 + C, R # 36,54 * Рис. 1. Вид балки под нагрузкой. Каждая балка была обозначена таким образом, чтобы отражают проектные переменные, участвующие в этой балке. Буквы C и R используются для обозначения управляющих (не модернизированных) балок и модернизированных балок соответственно.За этими буквами следуют числа 25, 5, 1, обозначающие процентное отношение крутящего момента к изгибающему моменту. Символы # и + указывают ориентацию волокон на ± 45 ° и / 9 ° в композитах из углепластика, соответственно. 2.2 Композиты из углепластика В данном исследовании были рассмотрены композиты из углепластика и свойства их материалов, использованные Норрисом и др. (1997). Для изготовления композитов использовались два слоя ламината из углепластика толщиной 1 мм (0,43 дюйма) в каждом слое. Толщина композитов из углепластика была получена из теоретического момента сопротивления (Андре, 1995).Для упрочнения RC-пучков использовались композиты с ориентацией волокон ± 45 o и / 9 o. Продольный модуль (E x), поперечный модуль (E y), модуль сдвига (E s) и коэффициент Ядовитости (μ xy) были приняты равными 34,1 ГПа (49 фунтов на квадратный дюйм), 4,6 ГПа (6 фунтов на квадратный дюйм) и 6,3 ГПа (9 фунтов на квадратный дюйм). ksi) и 36 соответственно (Norris 1997). 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 3.1 Моделирование методом конечных элементов Solid 65, трехмерный структурный железобетонный твердый элемент, использовался для моделирования бетона. Этот элемент способен растрескиваться при растяжении и раздавливаться при сжатии.Он определяется восемью узлами с тремя степенями свободы поступательного движения в каждом узле. Важным аспектом этого элемента является обработка 2

3 нелинейных свойств материала. Хотя Solid 65 является железобетонным элементом, его армирующая способность в данном исследовании не рассматривалась. Все арматуры были смоделированы отдельно с помощью звена 8, трехмерного элемента лонжерона, который представляет собой одноосный элемент растяжения-сжатия, определяемый двумя узлами с тремя степенями свободы поступательного движения в каждом узле.Этот элемент Link 8 также способен к пластической деформации. Solid 45, трехмерный структурный твердый элемент, был использован для моделирования стальных пластин на опоре и под нагрузкой. Слоистый твердый элемент Solid 46 был использован для моделирования композитов из углепластика. В дополнение к свойствам материала, обсуждавшимся ранее, для анализа требовался коэффициент передачи сдвига (β t) для открытых и закрытых трещин в бетоне. Значение β t, используемое во многих исследованиях, варьировалось от 5 до 25 (Bangash 1989, Barzegar 1997, Hemmaty 1998).В этом исследовании был предпринят ряд предварительных анализов с различными значениями β t в этом диапазоне, чтобы избежать проблем сходимости. Коэффициент передачи сдвига 1 для открытой трещины оказался подходящим для анализа балок, подвергшихся комбинированному изгибу и кручению. Немного более высокое значение 12 было использовано в качестве β t для закрытой трещины. Для балок при чистом изгибе значение β t было принято равным 2 для открытой трещины и 22 для закрытой трещины (Качлакев 21). Кривая деформации одноосного сжатия при сжатии для бетона была построена в соответствии с эмпирическими соотношениями и использовалась в этом исследовании (Desayi 1964, Gere 1997).Связь между стальной арматурой и бетоном считалась идеальной, и в этом исследовании не учитывалась потеря связи между ними (Качлакев 21, Фаннинг 21). Элемент Link 8, трехмерный лонжерон для стальной арматуры был соединен между узлами каждого смежного бетонного элемента Solid 65, так что два материала имеют одни и те же узлы. Тот же подход был принят для композитов из углепластика для имитации идеального склеивания. Толщина элемента Solid 46 была изменена из-за геометрических ограничений со стороны других бетонных элементов модели.Однако эквивалентная общая жесткость элемента Solid 46 сохранялась за счет изменения модулей упругости и сдвига (Качлакев 21). На рисунках 2 (a) и 2 (b) показаны конечно-элементные модели управляющей и модифицированной балок соответственно. 3.2 Нелинейное решение и критерии отказа В этом исследовании общая приложенная нагрузка была разделена на серию приращений нагрузки (или) шагов нагрузки. Итерации равновесия Ньютона-Рафсона обеспечивают сходимость в конце каждого приращения нагрузки в пределах допуска.Автоматический временной шаг в программе ANSYS предсказывает и контролирует размеры шага нагрузки, для которых требуются максимальные и минимальные размеры шага загрузки. После многих попыток было определено количество шагов нагрузки, минимальный и максимальный размер шага. Во время растрескивания бетона, деформации стали и конечной стадии, на которой возникает большое количество трещин, нагрузки прикладывались постепенно с меньшими приращениями нагрузки. Неудача для каждой модели была выявлена, когда решение для увеличения нагрузки в 45 узлов (0,1 тысячи фунтов) не сходилось.(а). Луч управления (б). Модернизированная балка Рис. 2. Конечно-элементные модели 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 4.1 Сравнение с экспериментальными результатами Изгибающие и крутящие моменты разрушения для контрольных балок, полученные в результате численного исследования, сравнивались с экспериментальными результатами, представленными Gesund et. др. (1964), и представлены в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что результаты демонстрируют хорошее совпадение, за исключением пучка № 4, в котором значения, полученные из численного анализа, выше. на 1% по сравнению с результатами экспериментов.Это может быть связано с предположением о равномерном коэффициенте передачи сдвига для балок. Таблица 2. Сравнение изгибающих и крутящих моментов при отказе Идентификация балки Исправляющий момент при отказе kn-мм (тысячи фунтов на дюйм) при всех ненулевых отношениях крутящего момента к изгибающему моменту . Крутящий момент при разрыве кн-мм (тыс. Фунтов на дюйм) Численное экспериментальное скручивание / изгиб (Ø) Численное экспериментальное числовое экспериментальное C (11,93) (12) (11,93) (12) C (148,5) 1514 (134) 8363 (74,25) 757 (67) C (179,39) (176) 567 (44,85) 4971 (44) Экспериментальная кривая моментной деформации, представленная Gesund et.др. (1964), для балок 2 и 4 было проведено сравнение с кривой моментной деформации соответствующих балок C1 и C5, полученной в результате численного исследования, и показано на рисунке 3. Кривые моментной деформации, полученные в результате численного исследования, точно соответствуют экспериментальным кривые. Однако наблюдаются значительные отклонения между экспериментальными и численными кривыми до растрескивания бетона и на его конечной стадии. Предполагается, что во время реальных испытаний может произойти релаксация составляющих материалов, тогда как этот тип релаксации не произойдет в чисто численном решении.Резкое увеличение деформаций балок C5 и C1 указывает на растрескивание бетона и внезапную передачу напряжений от бетона к стали, о чем не сообщалось в экспериментальном исследовании. Как только бетон треснет, существует отличное соответствие между расчетным и экспериментальным поведением этих балок, что важно, поскольку модернизация бетонных балок приобретает значение, как только бетон начинает трескаться. Это подтверждает применение настоящего моделирования методом конечных элементов для дальнейшего анализа. Деформация. Экспериментальные численные значения изгибающего момента (тыс. Фунтов на дюйм) Изгибающий момент балки (кн-мм) C1 Балка 4 Рис.Деформация в центральном стержне арматуры с продольным растяжением C Деформация, мкм на дюйм 4.2 Поведение модифицированных балок Численное исследование распространяется на железобетонные балки, усиленные для комбинированного изгиба и кручения и испытанные для различных соотношений крутящего момента к изгибающему моменту (Ø). Полученные результаты представлены и обсуждаются. Прочность на изгиб усиленных железобетонных балок сравнивается с соответствующими контрольными балками. Это сравнение выполняется с помощью кривых зависимости нагрузки от прогиба.На рисунке 4 показана диаграмма отклонения нагрузки для различных значений Ø 0,25, 0,5 и 1. Управляющие балки обозначены как C, C25, C5 и C1. Балки, модифицированные композитами из углепластика с ориентацией волокон / 9 °, обозначены как R +, R25 +, R5 + и R1 +, тогда как обозначения R #, R25 #, R5 # и R1 # представляют модифицированные балки с ориентацией волокон ± 45 ° от отклонения нагрузки кривые всех отношений крутящего момента к изгибающему моменту, видно, что наматывание композитов из углепластика вокруг балок не приводит к увеличению начальной жесткости.Жесткость контрольной и усиленной балок остается неизменной на начальных этапах нагружения, когда трещины не развиваются. Это наблюдение предполагает, что в случае усиленных балок добавление ламинатов FRP не оказывает значительного влияния на исходную жесткость балок RC. Кривые зависимости нагрузки от прогиба для всех значений Ø показывают, что существует постепенное увеличение жесткости усиленных балок по сравнению с контрольной балкой от состояния первого растрескивания бетона до конечной стадии.Это показывает, что любое усиление железобетонных балок композитами FRP будет эффективным после начального растрескивания бетона. Это интересное наблюдение, поскольку такое дополнительное усиление железобетонных элементов требуется только после того, как в балках разовьются трещины и их необходимо восстановить. 4

5 Нагрузка (кН) C1 R1 # R Отклонение в середине пролета (мм) Нагрузка (кН) Ø = R25 + R25 # Отклонение в середине (мм) C25 Ø = 1. Рис. 4. График зависимости нагрузки от прогиба% увеличения нагрузки Скручивание / Изгибающий момент R # R + нагрузка (кн) Ø =.25 R5 + R5 # Прогиб в середине пролета (мм) Ø = 0,5 C5 Рисунок 5. Роль ориентации волокон 4.3 Роль ориентации волокон Процентное увеличение эксплуатационной нагрузки модернизированных балок по сравнению с контрольной балкой нанесено на график в зависимости от различных значений Ø и показана на рисунке 5. Эксплуатационная нагрузка представляет собой нагрузку, соответствующую прогибу в 4 раза (BIS 456-2). Из рисунка 5 легко видеть, что ламинаты из углепластика, обернутые вокруг балок, оказались более эффективными в увеличении несущей способности при более высоких значениях Ø.Балки, усиленные слоями углепластика с ориентацией волокон / 9 o, эффективны для диаметров менее 43 (приблизительно). Однако для Ø более 43 наблюдается экспоненциальное увеличение несущей способности балок, модернизированных ламинатом углепластика, на ± 45 ° по сравнению с ориентацией волокон / 9 °. Преобладающий эффект сдвига при более высоких отношениях крутящего момента к изгибающему моменту эффективно компенсируется ориентацией волокон ± 45 °. 4.4 Прочность на изгиб балки при комбинированном изгибе и кручении Снижение прочности на изгиб контрольной и усиленной балок обсуждается через соотношение между прочностью на изгиб балок при комбинированном изгибе и кручении (M u, bt) и прочностью на изгиб. при изгибе (M u, b).5

6 Отношение прочности на изгиб (M u, bt / M u, b) управляющей балки (C) и балок, усиленных слоистыми материалами из углепластика с ориентацией волокон / 9 o и ± 45 o (R + и R #) нанесены на график для различных значений Ø, как показано на рисунке 6. Из рисунка 6 видно, что прочность на изгиб балки при комбинированном изгибе и кручении уменьшается с увеличением Ø. Процентное снижение прочности на изгиб балок C, R + и R # оказалось равным 43.2 и 22,4 соответственно. У балок R + наблюдается более быстрое снижение прочности по сравнению с балками R #. Это показывает, что обертывание балок ламинатом из углепластика с ориентацией волокон ± 45 ° более эффективно для усиления балок при комбинированном изгибе и кручении. Mbu / Mu R # R + C Скручивающий / изгибающий момент Рис. 6. Изменение прочности на изгиб балок при комбинированном изгибе и кручении 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализ методом конечных элементов был проведен для изучения поведения при изгибе в отношении жесткости и прочности Ж / б балки усиленные для комбинированного изгиба и кручения.Основные выводы, сделанные на основе результатов численного исследования, представлены ниже. В усиленных балках добавление ламината FRP не оказывает значительного влияния на исходную жесткость балок. Было обнаружено, что усиление железобетонных балок FRP эффективно только после начального растрескивания бетона. Композиты FRP, обернутые вокруг балок, эффективно используются для увеличения грузоподъемности с увеличением отношения крутящего момента к изгибающему моменту. Было обнаружено, что ламинаты с ориентацией волокон ± 45 o более эффективны при более высоких значениях отношения крутящего момента к изгибающему моменту.6. БЛАГОДАРНОСТЬ 6 Авторы благодарны доктору Р. Шринивасарагавану за его ценные предложения. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ACI, Строительные нормы и правила для железобетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Американский институт бетона Амир, М., Патель, К. (22), Усиление изгиба железобетонных фланцевых балок композитными ламинатами, Журнал композитов для строительства, Vol. 6, № 2, стр. Андре П., Массикотт, Брюно, Эрик, (1995) Усиление железобетонных балок композитными материалами: теоретическое исследование, Журнал композитных конструкций, Vol.33, стр. Ардуини, М., Томмазо, Д. А., Нанни, А. (1997), Хрупкое разрушение пластин из стеклопластика и балок, скрепленных листами, ACI Structural Journal, 94 (4), стр. Bangash, M.Y.H. (1989), Бетонные и бетонные конструкции: численное моделирование и приложения, Лондон, Англия: Elsevier Science Publishers Ltd. Барзегар, Ф., Маддипуди, С. (1997), Трехмерное моделирование бетонных конструкций. I: Обычный бетон, Журнал Структурная инженерия, стр. BIS 456-2, Свод правил для простого и железобетона, Нью-Дели: Индийский институт стандартов.Десай, П., Кришнан, С. (1964), Уравнение для кривой зависимости напряжения от деформации бетона, Журнал Американского института бетона, том 61, стр. Фаннинг, П. (21), Нелинейные модели армированных и пост- напряженные бетонные балки, Электронный журнал структурной инженерии, Том 2, стр. Гир, Дж. М., Тимошенко, С. П. (1997), Механика материалов, Бостон, Массачусетс: PWS Publishing Company. Гесунд, Х., Фредерик, Дж. С., Бьюкенен, Г. Р., Грей, Г. А. (1964), Максимальная прочность при комбинированном изгибе и кручении бетонных балок, содержащих как продольную, так и поперечную арматуру, Журнал Американского института бетона, стр. Гази, Дж., Ас-Сулеймани, Шариф, А., Басунбал И.А. (1994), Ремонт сдвигом для железобетона путем соединения стекловолоконных пластин, ACI Structural Journal, Vol. 91, № 3, стр. Ghobarah, A., Ghorbel, M.N., Chidiac, S.E. (22), Повышение сопротивления кручению железобетонных балок с использованием армированного волокном полимера, Журнал композитов для строительства, С. Хеммати, Ю. (1998), Моделирование сдвигающей силы, передаваемой между трещинами в железобетонных и фибро-бетонных конструкциях, Труды Конференция ANSYS, Vol.1, Питтсбург, Пенсильвания. Качлакев Д., Миллер Т., Йим С. (21), Конечно-элементное моделирование железобетонных конструкций, усиленных слоями FRP, Отчет для Министерства транспорта штата Орегон, Салем. Норрис, Т., Саадатманеш, Х., Эхасани, М.Р. (1997), Усиление ж / б балок на сдвиг и изгиб листами из углеродного волокна, Журнал структурной инженерии, том 123, № 7. Саадатманеш, Х., Эхсани, М.Р. (199), Волокнистые композитные плиты могут усилить балки, Concrete International, стр. Шариф, Г.А., Ас-Сулеймани, Басунбал И.А. (1994), Усиление изначально нагруженных железобетонных балок с использованием плит FRP, ACI Structural Journal, Vol. 91, № 2, стр.

7 Тедеско, Дж. У., Сталлингс Дж. М., Эль-Михилми, М. (1999), Анализ методом конечных элементов бетонного моста, отремонтированного с помощью пластикового ламината, армированного волокном, Компьютеры и конструкции, Vol. 72, стр. Thanasis, C., Triantafillou, Costas P.A. (2), Проектирование бетонного элемента изгиба, усиленного на сдвиг с помощью FRP, Journal of Composoites for Construction, Vol.4, № 4, стр.

Непрерывно армированное бетонное покрытие

Автор
Проф. Б. Э. Гите, г-н Йогеш С. Нагаре
Инженерный колледж Амрутвахини, Сангамнер

Реферат
«Непрерывно армированное бетонное покрытие», как следует из названия, этот тип покрытия армирован по всей длине в продольном направлении. Этот тип покрытия не имеет поперечных стыков, пока не будет конца покрытия или пока оно не войдет в контакт с каким-либо другим покрытием или мостом.Продольный стык существует только в том случае, если ширина дороги превышает 14 футов. За счет уменьшения шарниров возможна плавная и продолжительная езда, что приводит к экономии топлива. Кроме того, дороги CRCP не требуют технического обслуживания, если они правильно построены, и при укладке стали необходимо соблюдать осторожность. После того, как дороги CRCP будут построены, о них не нужно будет заботиться в течение следующих 50-60 лет. Принцип, лежащий в основе этих дорог, заключается в том, что «пусть дорога трескается», как раз наоборот, как в случае с другими типами дорог, где мы избегаем образования трещин любой ценой.Допускается растрескивание CRCP, благодаря чему снимаются напряжения в дорожном покрытии. Образовавшиеся трещины плотно удерживаются арматурой, благодаря чему ограничивается расширение и углубление трещин. Отсюда можно сделать вывод, что в CRCP контролируемое растрескивание разрешено. Первоначальная стоимость CRCP высока, но, поскольку она не требует обслуживания и длится десятилетия, общая стоимость CRCP меньше по сравнению с другими типами железобетонных покрытий. Исследования и наблюдения показали, что дороги этого типа чрезвычайно успешны, поэтому CRCP широко используется в США, ГЕРМАНИИ, БРИТАНЕ и некоторых других развитых и развивающихся странах.Использование CRCP улучшит цементную и сталелитейную промышленность; это снизит расход топлива транспортными средствами и сэкономит много денег, необходимых для частого строительства и ремонта других типов покрытий.

1. ВВЕДЕНИЕ
Транспорт является жизненно важной инфраструктурой для быстрого экономического роста страны. Быстрая транспортировка природных ресурсов (таких как сырье), готовой продукции и скоропортящихся материалов во все части страны, включая точки экспортных поставок, является основным фактором экономического роста.В последнее время произошел значительный сдвиг в способах транспортировки с железных дорог на автомобильный сектор. В настоящее время около 60% грузовых и 80% пассажирских перевозок в день в Индии выполняется автомобильным транспортом, что свидетельствует о необходимости развития хорошей дорожной сети.

В Индии гибкое покрытие (битум) является наиболее распространенным для автомобильных дорог национального и государственного значения. Большинство дорог также построено с использованием обычных битумных покрытий, учитывая их более низкую начальную стоимость, хотя стоимость жизненного цикла этих покрытий очень высока по сравнению с жесткими покрытиями из-за частого ремонта, а также необходимости полной замены покрытия с интервалом в 4-5 лет.Дальнейший расход топлива автомобилей на этом типе покрытия намного выше, чем на жестком. В развитых странах все чаще используется жесткое покрытие из-за большого количества преимуществ, которые оно дает. Учитывая долговечность бетонных покрытий, некоторые участки скоростных дорог Дели — Матхура и Мумбаи — Пуна были построены с сочлененным бетонным покрытием. Непрерывно армированное бетонное покрытие (CRCP) устраняет необходимость в поперечных швах (кроме мостов и других конструкций) и сохраняет трещины герметичными, в результате получается сплошная гладкая поверхность, которая практически не требует обслуживания.

Объявления

1.1 Что такое CRCP?
В бетонном покрытии продольная арматура сплошная по всей длине покрытия. Это покрытие без швов из бетона, достаточно армированное для предотвращения образования трещин, без помощи ослабленных поперечных швов, которые используются в обычных или обычных типах бетонных покрытий с швами. Армированные стержни в бетоне накладываются внахлест, образуя непрерывную арматуру, удерживающую дорожное покрытие вместе в любых погодных условиях и предотвращающую образование больших трещин, которые в противном случае сократили бы срок службы дорожного покрытия.CRCP обладает всеми хорошими характеристиками бетонных покрытий, такими как долговечность, высокая структурная прочность, нескользящая поверхность и хорошая видимость в ночное время, как в мокрую, так и в сухую погоду, — особенности, которые делают бетон, особенно непрерывно армированный бетон, долговечным материалом для дорожного покрытия.

В арматуре CRCP сталь является важным элементом и выполняет следующие функции:
1. Удерживает трещины.
2. Облегчает передачу нагрузки через трещины.
3. Обеспечивает жесткость, ограничивая движение конца.

1.2. Определения и характеристики CRCP
Непрерывно армированное бетонное покрытие (CRCP) — это бетонное покрытие, армированное непрерывными стальными стержнями по всей длине. Его конструкция устраняет необходимость в поперечных соединениях (кроме мостов и других конструкций) и сохраняет трещины герметичными, в результате чего получается непрерывная гладкая поверхность, которая практически не требует обслуживания. Вся идея CRCP основана, по сути, на философии «давай взломать», а не на сложной концепции предотвращения трещин любой ценой.Принцип CRCP состоит в том, чтобы ограничить случайное растрескивание допустимым интервалом и шириной трещины, чтобы плита работала так же, как если бы трещина не существовала, то есть равный прогиб в трещинах и среднем пролете плиты. В неармированной плите возникающие трещины обычно расширяются и становятся все хуже под воздействием движения и климатических условий. Во время сжатия бетона мелкая грязь проникает в широкие трещины, что приводит к возникновению тектонических нарушений, отслаиванию и растрескиванию, а также к взрывам, требующим капитального ремонта и ранней наплавки для восстановления гладкости поверхности.Количество арматуры, необходимое для предотвращения растрескивания, относительно меньше для более коротких пролетов. По мере увеличения длины плиты увеличивается и количество необходимой стали.

2. СООБРАЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
2.1 Аспекты проектирования:
Напряжения изменения объема в CRCP будут приняты во внимание путем обеспечения достаточного армирования, чтобы трещины были плотно закрыты, сохраняя при этом соответствующую толщину покрытия для противодействия нагрузкам, создаваемым колесными нагрузками.CRCP позволяет бетону образовывать очень мелкие поперечные трещины, которые кажутся неконтролируемыми и случайными. Расстояние между поперечными трещинами, возникающими в CRCP, является важной переменной, которая напрямую влияет на поведение дорожного покрытия. Относительно большие расстояния между трещинами приводят к высоким напряжениям стали в трещине и чрезмерной ширине трещины. Уменьшение расстояния между трещинами снижает напряжения в стали и ширину трещин.

2.1.1 Расстояние между трещинами:
Пределы расстояния между трещинами основаны на возможности выкрашивания и выбивки.Опыт показывает, что максимальное расстояние между последовательными трещинами должно быть ограничено 2,4 м, чтобы свести к минимуму выкрашивание. Чтобы свести к минимуму возможность выбивания отверстий, минимальное желаемое расстояние между трещинами составляет около 1,1 м.

2.1.2 Ширина трещины:
Предел ширины трещины основан на учете растрескивания и проникновения воды. Ширина трещины должна быть уменьшена насколько возможно за счет выбора арматурных стержней с более высоким процентным содержанием стали или меньшего диаметра. В соответствии с положениями AASHTO допустимая ширина трещины не должна превышать 1.0мм.

2.2 Напряжение стали:
Рекомендуется предельное напряжение 75% от предела прочности на разрыв. Расчетные номограммы и уравнения AASHTO доступны для определения процента продольной арматуры для удовлетворения критериев расстояния между трещинами, ширины трещины и напряжения стали, соответственно. Оптимальное количество стальной арматуры выбирается в CRCP таким образом, чтобы расстояние между трещинами составляло от 1,1 до 2,4 м ширина трещины составляет менее 1,0 мм, а напряжение в стали не превышает 75% предела прочности на растяжение.CRCP позволяет использовать немного меньший коэффициент передачи нагрузки по сравнению с JPCP. Следовательно, требования к толщине меньше по сравнению с JPCP. Максимально желаемый интервал трещин определяется корреляцией между расстоянием между трещинами и частотой выкрашивания. Максимальный интервал между трещинами определяется с учетом влияния длины плиты на образование выбивки.

2.2.1 Стальная арматура:
Количество и глубина

Использование армированного волокном пластика для ремонта и усиления существующих железобетонных элементов конструкций, поврежденных землетрясениями

1.Введение

За последние пятьдесят лет различные части мира подверглись ряду разрушительных землетрясений. Греция — одна из стран, где такие разрушительные землетрясения происходят довольно часто ([1]). Некоторые из этих землетрясений, не обязательно самые сильные, произошли вблизи городских районов и, таким образом, подвергли различные типы сооружений значительным землетрясениям, что привело к повреждению ([2]). Для некоторых из этих землетрясений записи ускорения движения грунта были получены на расстояниях, относительно близких к области интенсивных сотрясений, что позволило получить ценную информацию для корреляции наблюдаемого ущерба с этой записью движения грунта и его характеристиками.Более того, после самого разрушительного из этих землетрясений были начаты исследования, которые привели к пересмотру положений сейсмических кодексов [3]. Поврежденные конструкции включали старые структурные образования, иногда старше ста лет, которые не были рассчитаны на сейсмические воздействия. Обычно они принадлежат к культурному наследию и находятся под различными формами охранного статуса, который не допускает всех видов модернизации, а позволяет только модернизацию материалов и методов, совместимых с существующими материалами; кроме того, применяемая модернизация в этих случаях также должна быть обратимой, чтобы ее можно было легко удалить в случае, если со временем проявятся нежелательные эффекты.Помимо структур культурного наследия, поврежденные структуры также включают относительно современные постройки, которым обычно меньше пятидесяти лет. Подавляющее большинство этих сооружений представляют собой многоэтажные дома из железобетона (Ж / Б). Существуют и другие типы конструкций, помимо (R / C) зданий, такие как сооружения, образующие инфраструктуру или промышленные объекты, которые также могут вызвать землетрясение. Однако данная глава будет посвящена обычным жилым многоэтажным домам с ж / д, повреждениям их конструктивных элементов землетрясениями и их укреплению.

1.1. Наблюдение за повреждениями современных радиоуправляемых конструкций

Эти сооружения обычно проектируются и строятся в соответствии с положениями сейсмического кодекса ([3]). Причиной повреждения может быть:

1. Положения кодекса недооценивают силу сотрясения и, таким образом, недооценивают сейсмические нагрузки, предъявляемые к различным элементам конструкции, их соединениям и фундаменту всей конструкции.

2. Положения правил вместе со спецификацией материалов, обеспечивающих такую ​​прочность, которая ниже сейсмических требований, предъявляемых к элементам конструкции.

3. Детализация и реализация проекта во время строительства или перестройки в течение срока службы здания, что снова приводит к такой прочности различных структурных элементов, которая ниже соответствующих требований к сейсмичности, предъявляемых к ним.

Во всех случаях появление структурных повреждений является результатом вышеуказанных основных причин, либо одной из них, либо их комбинации; это выражается следующим неравенством (ур.1) между прочностью и требованием, предъявляемым к различным элементам структурной системы, при этом потребность обозначена как S _d , а сила как R _d . При несоблюдении этого неравенства ожидается повреждение [4].

Sd

Серьезной задачей после сильного землетрясения в городской местности является оценка серьезности структурных повреждений большого количества зданий. Обычно это делают в Греции инженеры, специально назначенные для этой задачи правительством.Процесс проверки начинается через несколько дней после стихийного бедствия при условии, что сейсмическая последовательность стихла. Есть определенные руководящие принципы, опубликованные Греческой организацией по планированию и защите от землетрясений, чтобы помочь назначенным инженерам в этом процессе проверки повреждений [5]. В общих чертах, первый раунд проверки должен привести к отнесению каждого здания к одной из трех основных категорий. Первая категория повреждений состоит в том, что структурные повреждения отсутствуют, и в основном неструктурные повреждения не представляют опасности; так что эти здания можно будет сразу использовать повторно.Вторая категория повреждений — это повреждения неструктурного характера, а также некоторые структурные повреждения; последнее, хотя и сдерживалось, могло привести к значительному снижению несущей способности поврежденных элементов конструкции и конструкции в целом. Может возникнуть необходимость во временной опоре и удалении опасно поврежденных неструктурных элементов. Эти здания будут подвергнуты второму этапу проверки после того, как будут приняты эти контрмеры. Решение об их повторном использовании будет принято после второго раунда отбора.В третью категорию входят здания с относительно значительными повреждениями конструктивных элементов (плиты, балки, колонны или стены с поперечным срезом) [5], [6]; повреждения относительно широко распространены с точки зрения уровня сюжета. Постоянные деформации структурных элементов очевидны в виде растрескивания и раздавливания бетона в определенных критических областях структурных элементов, что указывает на то, что эти области были перенапряжены и неравенство 1 перестало действовать. Есть серьезные опасения, что такое снижение несущей способности сейсмостойкости может привести к частичному обрушению.Может возникнуть срочная необходимость во временной опоре и удалении опасно поврежденных частей, чтобы избежать, если возможно, частичного обрушения (рисунок 1b). Эти здания также будут подвергнуты второму этапу проверки. Если будет решено, что они представляют общественную угрозу из-за возможности частичного или полного обрушения, их следует снести (рисунок 1a); В противном случае в специальной конструкции следует разработать посильную схему их ремонта и усиления. В следующих разделах будут рассмотрены задачи ремонта и усиления структурных элементов, которые подверглись такому землетрясению повреждению их структурной системы и были отнесены ко второй или третьей категории сейсмических повреждений после второго раунда процесса проверки.

Рис. 1.

a Старое здание фармацевтической компании, разрушившееся во время землетрясения в Афинах в 1999 году, вместе с модернизированным зданием рядом с ним, которое сохранилось невредимым [2]. б. Временная опора 4-этажного здания (Hardas), поврежденного во время землетрясения в Пиргосе 1993 года [2].

1.2. Описание структурных повреждений на уровне конструктивного элемента

Обычно структурные повреждения описывают на уровне каждого железобетонного конструктивного элемента, т.е.г. плита, балка, колонна и стена сдвига, всегда имея в виду неравенство 1 и тот факт, что осевая (N), изгибная (M) и поперечная (Q) сила требуется в каждом из этих элементов конструкции из-за комбинации мертвого и активного нагрузки плюс силы землетрясения имеют особую природу. Таким образом, для плит требования в основном относятся к изгибу, тогда как для балок требования относятся к изгибу и сдвигу. К колоннам предъявляются требования изгиба и сдвига при наличии значительных осевых сил, тогда как для стенок сдвига требования являются изгибными и сдвиговыми при наличии относительно более низкого уровня осевых сил, чем у колонн.Помимо самих конструктивных элементов, следует учитывать также критические участки их соединений (стыков), а также фундамент. И структурные соединения, и фундамент являются очень важными областями, которые требуют особого внимания как при определении характера структурных повреждений, так и при предложении контрмер. В данной презентации не рассматривается ни одна из этих критических областей. Основные структурные повреждения при изгибе плит и балок возникают в областях максимальных изгибающих моментов.Для балок они обычно развиваются вблизи стыков с колоннами и стенками, работающими на сдвиг (рис. 2а), где ожидается развитие больших изгибающих моментов в результате сейсмических сил. Точно так же на концах балок находятся области больших поперечных сил от комбинации сил землетрясения с постоянными и временными нагрузками; это вызовет появление повреждений при сдвиге в виде диагональных трещин (рис. 2а). Наличие больших изгибающих моментов в основном от сейсмической нагрузки вместе с большими осевыми силами вызовет образование изгибных повреждений наверху и в носке колонн (см. Рисунок 2b), тогда как наличие поперечных сил от сейсмических нагрузок вместе с осевыми силами приведет к образованию сдвиговых повреждений в колоннах (см. рисунок 2c).Наличие больших поперечных сил от сейсмических нагрузок вместе с относительно низкими осевыми силами приведет к развитию сдвиговых повреждений в поперечных стенках (см. Рисунок 3a), тогда как наличие коротких колонн приведет к развитию больших поперечных сил от сейсмических нагрузки и развитие сдвиговых повреждений, как показано на рисунке 3b.

Рисунок 2.

a Типичное повреждение балки в месте стыка с соседней колонной (6-этажное здание, Ахарнес, землетрясение в Афинах, 1995 г.), [2].b Типичное повреждение носка колонны на первом этаже (двухэтажное здание, Неа Кифисия, землетрясение в Афинах, 1995 г.), [2]. c Типичное повреждение от сдвига колонн «мягкого этажа» (4-этажное здание Метаморфози, землетрясение в Афинах, 1995 г.), [2].

1.3. Стратегия ремонта и усиления схемы

В предыдущем обсуждении упор в описании повреждений был сделан на приписывание различных форм структурных повреждений характеру потребности (изгиб или сдвиг с осевыми силами или без них).Однако, как уже подчеркивалось в неравенстве 1, структурный ущерб вызван тем, что указанная потребность не была удовлетворена существующей прочностью. Стратегия модернизации поврежденных структурных систем или структурных систем, которые могут быть продемонстрированы аналитическими методами до сильного землетрясения как подверженные потенциальному повреждению в будущем, должна основываться либо на каком-либо снижении требований, либо на увеличении соответствующей прочности, либо на том и другом. В попытке снизить требования можно попытаться уменьшить массы, мобилизуемые вибрациями землетрясения.Это может быть достигнуто либо путем удаления ненужной массы, либо путем изменения структурной системы таким образом, чтобы результирующая динамическая система в сочетании со спектром расчетов приводила к снижению сейсмических нагрузок (например, сейсмической изоляции). Снижение требований описанным выше способом не всегда возможно. Таким образом, схема дооснащения обычно основана на повышении прочности элементов конструкции. При этом необходимо знать, что рекомендуется увеличить деформируемость элементов конструкции, тем самым увеличивая способность структурной системы рассеивать сейсмическую энергию за счет пластических деформаций, которые должны развиваться в заранее определенных местах ([7], [ 8] [9], [10]).Место возникновения этих пластических деформаций должно быть таким, чтобы они не приводили к нестабильным структурным образованиям. Иногда частичной целью схемы усиления является повышение жесткости до умеренной степени, особенно для структурных систем, которые могут развивать чрезмерную реакцию на скручивание. Однако часто значительное увеличение жесткости усиленной конструкционной системы является косвенным следствием принятой схемы, тогда как ее основные цели заключались в повышении прочности и деформируемости конструктивных элементов и конструкции в целом.Это увеличение жесткости приводит к более высоким требованиям из-за динамики усиленной конструкции, поскольку оно соответствует более высоким амплитудам расчетных спектральных ускорений, чем неусиленная структурная система. Это обычно имеет место, когда используются традиционные схемы усиления с использованием железобетонной оболочки структурных элементов (колонн и балок) или добавления стенок сдвига путем заключения железобетонных элементов в пролетах соответствующих R / C рам [6].Схемы упрочнения, которые могут быть использованы для увеличения прочности на изгиб или сдвиг колонн, балок или стенок на сдвиг с использованием армирующих волокон пластиков (FRP), обычно сделанных из углерода, стекла или стали, не приводят к такому нежелательному увеличению жесткости. Более того, из-за их внешнего применения они обычно требуют меньшего вмешательства или нарушения объема существующих структурных элементов R / C. Наконец, такие схемы усиления становятся эффективными за гораздо более короткое время, чем традиционные схемы усиления ([11], [12], [13], [14], [15], [16]).

Рис. 3.

a Типичное повреждение стенок сдвига на «мягком участке» во время землетрясения Козани в 1995 году в Греции. б. Типичное повреждение «коротких» колонн во время землетрясения Козани 1995 г. в Греции.

2. Основные области применения для устранения повреждений конструкций, вызванных землетрясением, с использованием армирующих волокон пластиков.

В разделе 1.2 было представлено краткое описание структурных повреждений в результате землетрясения, которые обычно возникают в плитах, балках, колоннах или стенах многоэтажных Ж / К зданий. .В этом разделе будет обсуждаться использование пластиков, армирующих волокно (FRP), для устранения соответствующих повреждений. Эти материалы из стеклопластика ведут себя при растяжении почти упруго до своего конечного состояния, которое для самого материала представляет собой разрыв волокон при растяжении; они не развивают никаких сил сдвига или сжатия. Значение модуля упругости составляет приблизительно 240 ГПа для углеродных волокон, 200 ГПа для стальных волокон и 80 ГПа для стеклянных волокон ([8], [17]).

Рисунок 4.

Армирование FRP на изгиб и сдвиг для тавровой балки.

Рис. 5.

Армирование FRP на изгиб и сдвиг для колонны.

Предельные значения осевой деформации, указанные изготовителями, достигают значений в диапазоне 2%. Следовательно, листы, изготовленные из этих материалов, несмотря на их относительно небольшую толщину, которая обычно составляет менее 0,2 мм для одного слоя, могут создавать значительные растягивающие усилия в направлении своих волокон (см. Рисунки 4 и 5). Это свойство в сочетании с их малым весом и очень легким внешним применением к конструкционным элементам путем прикрепления их к внешним поверхностям с помощью подходящих органических или неорганических матриц, приводит к их использованию в качестве эффективного продольного или поперечного армирования для таких структурных элементов, которые в этом нуждаются. усиления (см. рисунки 4, 5 и [12], [15], [16]).Однако для этого типа приложений существуют следующие ограничения. Первое ограничение проистекает из того факта, что предельное значение осевой деформации порядка 2% для материала волокна не может быть достигнуто для всех волокон вместе в листе из-за фактических условий крепления, что приводит к неравномерным распределение поля деформаций ([13], [18], [19]). Таким образом, для целей проектирования принятое значение предельной осевой деформации обычно ниже 1/2 от предельного значения осевой деформации для волокнистого материала.Второе ограничение связано с тем, как могут передаваться растягивающие усилия, развивающиеся на этих листах FRP. Когда передача этих сил зависит только от поверхности раздела между листом FRP и внешней поверхностью железобетонных конструктивных элементов, происходит расслоение (отслоение) этих листов из-за относительно низкого значения предельной связи напряжение на этой границе раздела или относительно низкое значение прочности на разрыв нижележащего бетонного объема.Этот вид отказа является довольно распространенным и возникает во многих приложениях задолго до того, как соответствующие листы FRP развивают осевые деформации растяжения, близкие к значениям, упомянутым ранее как расчетные предельные осевые деформации (приблизительно порядка 1%). Следовательно, есть необходимость в альтернативных способах передачи этих растягивающих усилий, помимо простого крепления, чтобы улучшить использование потенциала материала FRP. Это будет представлено и обсуждено в следующих параграфах ([11], [13], [20], [21], [22], [23]).

2.1. Увеличение прочности на изгиб плит

Основной причиной повреждения в этом случае является тот факт, что изгибная способность не может удовлетворить спрос. Пластмассы, армированные волокном, либо в виде листов, либо в виде ламинатов, прикрепляются к плите снаружи либо на верхней, либо на нижней поверхности (требуется положительный или отрицательный изгибающий момент). Такая схема была использована при повышении сейсмичности плит 4-этажного здания с дистанционным управлением, построенного в 1933 году и подвергшегося землетрясению Козани в 1995 году в Греции ([2], [24]).Для этой схемы усиления планировалось использовать определенный тип армирующего пластика из углеродного волокна (CFRP) с поперечным сечением 50 мм x 1,2 мм. Эти ламинаты можно наносить на поверхность как на верхнюю, так и на нижнюю поверхность бетонных плит с использованием специальной эпоксидной пасты. Для этого типа крепления было выполнено обширное экспериментальное параметрическое исследование путем тестирования серии образцов перед применением наилучшей детали крепления к образцам прототипа плиты. Испытания проводились в лаборатории сопротивления материалов Университета Аристотеля с использованием двух призматических образцов бетона с размерами 100 мм x 100 мм x 150 мм каждый.Эти двойные бетонные призмы были соединены с этими слоистыми материалами из углепластика; они были прикреплены к двум противоположным сторонам каждой сдвоенной бетонной призмы. Затем эти образцы были подвергнуты такой нагрузке, которая вынудила бы ламинаты оторваться от бетонной поверхности. Это показано на рисунках с 6a по 6d. Были опробованы различные крепления между слоями углепластика и двойными бетонными призмами. Самая простая форма крепления заключалась в использовании только эпоксидной пасты между слоями углепластика и бетонной поверхностью (рисунки 6a и 6b).Затем было использовано множество болтовых соединений с эпоксидной пастой или без нее. На рисунках 6c и 6d показано такое крепление слоистых материалов, при котором эпоксидная паста соединяется с одним болтом с каждой стороны двойной бетонной призмы. Прочность связи в первом случае оказалась равной 2,70 МПа, тогда как во втором случае равной 4,40 МПа, что представляет собой увеличение на 63%. Максимальная прочность соединения, которая была достигнута в ходе этих испытаний, достигла значения 7,20 МПа, что на 167% больше, чем при простом прикреплении ламинатов только с помощью эпоксидной пасты.Эти результаты были использованы с образцами плит, которые были взяты из реальной антресольной плиты прототипной конструкции; они были вырезаны из частей плиты, где должен был быть проем для новой лестницы.

Рис. 6.

Испытания на скрепление использованных ламинатов углепластика

Рис. 7.

Схема нагружения образцов плиты при изгибе.

Рис. 8.

Поведение при изгибе образца плиты Ermionio, модифицированного двумя слоями углепластика, скрепленными только эпоксидной пастой или эпоксидной пастой и болтами.

Рис. 9.

Разрушение при изгибе образца плиты Ermionio, модифицированного двумя слоями углепластика, склеенными только эпоксидной пастой. В этом случае ламинаты углепластика отслоились от бетонной плиты.

На рисунке 7 изображена схема нагружения, которая использовалась для того, чтобы эти образцы плиты подвергались четырехточечному изгибу. Первоначально это было сделано для образца без какой-либо модернизации, который достиг максимального значения изгибающего момента, равного 8,84 кНм. Затем две полосы ламината, каждая с поперечным сечением 50 мм x 1.2 мм, были прикреплены к нижней поверхности этого образца плиты, который был повторно нагружен до изгиба, как и раньше. На рисунке 8 показаны полученные характеристики при изгибе этого модифицированного образца плиты. На этом этапе ламинаты из углепластика были прикреплены к образцу только с помощью эпоксидной пасты. На этот раз образец достиг максимального значения изгибающего момента, равного 20,89 кНм, что представляет собой увеличение, равное 136%, по сравнению с максимальным значением изгибающего момента не модернизированной плиты. Эта модернизированная плита потерпела неудачу в виде расслоения слоистых материалов из углепластика (рис. 9).Отслоение двух слоев углепластика сопровождалось резким снижением несущей способности при изгибе вместе с образованием пластичного шарнира в середине пролета в виде чрезмерных пластических деформаций старых стальных арматурных стержней внизу плиты, поскольку а также дробление бетона в верхней части плиты. Затем два новых ламината углепластика были повторно прикреплены к тому же образцу плиты; на этот раз снова была использована эпоксидная паста вместе с болтами, проникающими через плиту и обеспечивающими прикрепление этих ламинатов из углепластика.Несущая способность плиты при изгибе на этот раз достигла того же максимального значения изгибающего момента, которое наблюдалось, когда для крепления ламинатов использовалась только эпоксидная паста; они показали удовлетворительную работу без каких-либо признаков разрушения в виде расслоения или разрушения. Это показано на диаграмме изгибающего момента в зависимости от кривой прогиба в середине пролета, построенной для этого испытания на рисунке 8. Несмотря на удовлетворительные характеристики слоистых материалов из углепластика, не удалось добиться увеличения способности изгиба при изгибе из-за повреждения плиты из-за предыдущей истории нагружения. ; тем не мение; работа анкеров для крепления слоистых материалов из углепластика была удовлетворительной, а свойства плиты при изгибе демонстрировали гораздо больший диапазон деформируемости (рис. 8).

2.2. Повышение прочности на изгиб и сдвиг балок

В этом разделе будет представлено повышение прочности на сдвиг / изгиб вместе с соответствующими режимами разрушения образцов железобетонных (Ж / П) балок, включая схемы ремонта с использованием армирующих пластиков волокном (FRP). ) ([13], [25], [26], [27], [14], [28], [29]). Образцы были сконструированы и испытаны в лаборатории сопротивления материалов и конструкций Университета Аристотеля. Приложенная нагрузка и отклонения образца в трех точках отслеживались на протяжении всего эксперимента.Кроме того, тензодатчики применялись в отдельных местах полос FRP, используемых в отремонтированных образцах, чтобы контролировать их состояние напряжения во время последовательности нагружения. Ниже представлены наиболее важные экспериментальные результаты вместе с обсуждением наблюдаемых характеристик, чтобы подчеркнуть роль полос FRP в наблюдаемом поведении. Следует подчеркнуть, что во всех исследованных образцах балок можно было применить замкнутые петли из стеклопластика; это невозможно сделать в тавровых профилях [19].

2.2.1. Первоначальный образец железобетонной балки и его наблюдаемое поведение.

Образец первичной балки: Исходный образец BEAM-1 представляет собой типичную R / C балку, показанную на рисунке 10, прямоугольного поперечного сечения 200 мм x 500 мм и длиной l = 3700 мм, имеющую продольную арматуру 3Φ20 при верхняя и 3Φ20 на нижней стороне с закрытыми хомутами в качестве поперечной арматуры Φ8 / 250 ([14]). Выбранная продольная и поперечная арматура вместе с устройством нагружения, показанным на рис. 11, приведет к тому, что в поведении этого исходного образца будет преобладать сдвиг, а не режим разрушения при изгибе.

Рисунок 10.

Размеры (в мм) и конструктивные особенности образца Балка-1. Продольное армирование: 3Φ20 сверху и 3Φ20 снизу. Поперечное армирование: Φ8 / 250.

Поведение BEAM-1: Образец просто поддерживался на двух точечных опорах и подвергался нагрузкам в двух точках, симметрично расположенных на расстоянии 1150 мм от каждой опоры; средняя часть имела длину 700 мм. Эта нагрузка постепенно увеличивалась и постоянно контролировалась.Кроме того, на протяжении всей последовательности нагружения до разрушения образца, картина растрескивания отслеживалась вместе с отклонениями балки в трех точках (в середине пролета и под каждой точечной нагрузкой). Как видно на рисунке 11, характер растрескивания при сдвиге преобладает с двух сторон балки, тогда как в средней части, как и ожидалось, преобладает изгиб. Наконец, преобладающим видом разрушения был сдвиг, как и планировалось при проектировании этого образца. На рисунке 12а показаны наблюдаемые картины растрескивания при сдвиге.Чтобы облегчить ремонт этого образца, нагружение было остановлено после того, как наблюдалось снижение несущей способности образца. Таким образом, постоянные деформации этого образца на этом этапе были довольно ограничены, а режим разрушения сдвига не мог полностью развиться.

Рис. 11.

Схемы растрескивания при изгибе и сдвиге для образца Балка-1. Преобладающий окончательный режим разрушения — сдвиг.

Оценка наблюдаемого поведения для образца BEAM-1: На рисунке 12b изображено наблюдаемое поведение с точки зрения поперечной силы (Q).На этом же рисунке горизонтальные линии разного цвета указывают на сдвигающую способность данного конкретного образца, как это было предсказано в соответствии с процедурой, предложенной различными исследователями ([30], [31], [32]), а также греческими Кодексами. [9] (без запаса прочности) или еврокодом [7] (с запасом прочности). На рисунке 12c показано наблюдаемое поведение с точки зрения изгибающего момента (M). Опять же, горизонтальные линии разного цвета на этом рисунке указывают на изгибную способность этого образца, предсказанную хорошо установленными формулами, а также соответствующими процедурами кода (без коэффициента безопасности).Принимая во внимание, что в режиме разрушения преобладает сдвиг, а не изгиб, сравнение предельных состояний при сдвиге и изгибе, предсказанное таким образом, подтверждает наблюдаемое поведение.

Рисунок 12.

a Схема растрескивания балки-1. б Оценка поведения сдвига (BEAM-1). c Оценка изгибного поведения (BEAM-1).

2.2.2. Отремонтированный образец пучка BEAM 1R-1 и наблюдаемое поведение.

Описание образца BEAM 1R-1: После завершения последовательности нагружения образца BEAM-1, этот образец был отремонтирован от разрушения при сдвиге, как показано на рисунке 13.Обручи из углепластика с замкнутым контуром (тип С1 — 23) из двух слоев (номинальной толщины 0,133 мм на слой), шириной b _{, срез} = 75 мм, прикрепляли снаружи к образцу, расположенному на расстоянии s = 275 мм. Это было очень легко применить к этому образцу, и единственной необходимой обработкой было закругление углов образца. Однако для применения именно такой схемы ремонта в условиях прототипа возникает значительная трудность просверливания соответствующих отверстий в верхней ж / б плите, которая обычно монолитно соединяется с балкой в ​​ее верхней части.Более того, крепление слоев углепластика в обручи с замкнутым контуром вызовет значительные трудности. В качестве альтернативы, сдвиговая арматура из углепластика может быть не кольцевого типа с замкнутым контуром, а представлять собой U-образные полосы с разомкнутым контуром с анкерами или без них. Сдвиговые и изгибные трещины, которые развивались в образце Beam-1 от предыдущей последовательности нагружения, остались без ремонта (эпоксидной смолой или другими средствами). Внешний слой смолы использовался для окраски участков трещин, чтобы иметь возможность отслеживать активацию этих трещин во время новой последовательности нагружения [14].Механические свойства используемых слоев углепластика (тип C1 — 23), указанные производителем, следующие: предельное напряжение f _u = 3800 МПа, модуль Юнга E _f = 230 ГПа, предельная деформация ε _u. = 1,8%, толщина t _f = 0,133 мм.

Рис. 13.

Отремонтированный образец BEAM 1R-1 Новые активированные трещины показаны жирными линиями. Преобладающий вид разрушения — в зоне сжатия средней части образца, обусловленный изгибом.

Наблюдаемое поведение образца BEAM 1R-1: Основная трещина сдвига на правой стороне показала признаки того, что она стала активной для вертикальной нагрузки 177 кН (Q = 88,5 кН), тогда как то же самое произошло для левой основной трещины сдвига для вертикальной нагрузка 216 кН (Q = 108 кН). Это означало, что соответствующие обручи из углепластика, работающие на сдвиг, начали создавать напряжения, сопротивляющиеся части сдвига. Сдавливание наблюдалось на сжатой верхней стороне средней части этого образца, подвергающегося изгибу, когда вертикальная нагрузка достигала 373 кН.Это сопровождалось активизацией изгибных трещин, начиная с нижней стороны балки. Эти вертикальные трещины при изгибе развивались еще больше при максимальной нагрузке 414 кН, распространяясь от нижней стороны до раздавленной верхней стороны, при этом образец достиг своей способности к изгибу. Сдвиговый режим разрушения предыдущего образца сдерживался без дальнейшего развития применяемыми обручами из углепластика. Окончательное состояние этого образца показано на рисунке 13. Наблюдаемое поведение в отношении силы сдвига (Q) и изгибающего момента (M) показано на рисунках 14a и 14b.Максимальная наблюдаемая поперечная сила составляла Q = 207 N, а максимальный наблюдаемый изгибающий момент составлял M = 238 Nm.

Рис. 14.

Наблюдаемые характеристики сдвига балки 1R-1. 14b. Наблюдается прогиб БАЛКА 1R-1.

На этих рисунках 14a и 14b, наблюдаемое поведение до ремонта этого образца также нанесено для сравнения с максимальной наблюдаемой силой сдвига Q = 183,5 N и максимальным наблюдаемым изгибающим моментом M = 211 Nm. Из этого сравнения можно сделать вывод, что примененные обручи из углепластика выдерживали силу сдвига 23.5 кН без признаков бедствия. Успешное увеличение (на 13%) несущей способности этого образца при сдвиге с помощью этой применяемой схемы ремонта углепластика, которое приводит к исчерпанию способности образца к изгибу и достижению желаемого режима разрушения при изгибе, демонстрирует потенциал таких схем ремонта для условия прототипа. Однако в условиях прототипа существуют трудности строительства, о которых уже говорилось ранее. Более того, как уже отмечалось ранее, сдвиговая способность этой схемы не была достигнута, поскольку образец выдержал приложенную последовательность нагружения с точки зрения сдвига.Последующая перезагрузка образца BEAM 1R — 1 с дополнительными ремонтными элементами, а именно образец BEAM 2R -1, представлена ​​ниже. Цель состоит в том, чтобы определить путем измерений несущую способность применяемых обручей из углепластика в данной схеме ремонта.

Рис. 15.

Изменение деформации CFRP-Hoop с измеренной силой сдвига для BEAM 1R-1.

Оценка вклада углепластика для s

Моделирование железобетонной балки

Скачать Моделирование железобетонной балки…

Практическое применение конечноэлементного анализа

Моделирование железобетонной балки с помощью программы ANSYS Бакалавр. Ту Чунг Нгуен

ТУ НГУЕН

1

Содержание I. Введение ………………………….. ………………………………………….. ………………………………………. 3 II. Спецификация …………………………………………. ………………………………………….. …………………….. 3 III. Данные…………………………………………. ………………………………………….. ……………………………….. 3 IV. Определение максимальной нагрузки и прогиба …………………………………….. …………………….. 6 IV.1. Сдвигающая способность ………………………………………… ………………………………………….. ……………. 6 V.2. Прогиб …………………………………………. ………………………………………………………………. 8 В . Использование типов элементов ………………………………………. ………………………………………….. ……………. 9 VI. Предположения о типе элемента и недостатках …………………………………….. ………………… 10 VI.1. SOLID65 …………………………………………. ………………………………………….. …………………. 10 VI.2. БАЛ23 ………………………………………………………………………………… ………………………. 10 VII. Упрощенная модель ANSYS ……………………………………….. ………………………………………….. …. 11 VII.1. Типы элементов ………………………………………… ………………………………………….. ………….. 11 VII.2. Реальные константы ………………………………………… ………………………………………….. ………… 12 VII.3. Свойства материала…………………………………………… ………………………………………….. …. 12 VII.4. Моделирование …………………………………………. ………………………………………….. ……………….. 13 VII.5. Создание элемента ………………………………………… ………………………………………….. ……… 14 VII.6. Применение граничного условия ……………………………………….. …………………………………… 16 VII.7 Решение (Решить текущую LS) ……………………………. ………………………………………….. …….. 17 VII.8. Полученные результаты …………………………………………. ………………………………………….. ………………….. 17 VIII. Обсуждение …………………………………………. ………………………………………….. …………………… 21 VIII.1 Прогиб ………………… ……………………………………………………………………………. ……… 21 VIII.2 Результат ……………………………… ………………………………………….. ……………………………….. 22 VIII.3 Изгибающий момент и поперечная сила … ………………………………………….. ………………………. 22 VIII.4 Структурная модель ……………. ………………………………………….. …………………………………… 22 VIII.5 Конвергенция … ………………………………………………………… …………………………………….. 24 IX. Заключение …………………………………………. ………………………………………….. ……………………. 25 Ссылка: …………………. ………………………………………….. ………………………………………….. …….. 26 Приложение A — Log-файл без опорной пластины …………………………… ………………………………………. 27 Приложение B — Log-файл с опорной пластиной ……………………………. ………………………………………….. 28 Приложение C — LINK8 (3D Spar) ………………………………….. ………………………………………….. ……. 28

TU NGUYEN

2

I. Введение Эта цель состоит в исследовании критической прочности на сдвиг железобетонных (ЖБИ) балок, что очень важно, особенно когда это значение используется в практическом проектировании. .Значение сдвиговой способности может привести к непредсказуемому и на стадии хрупкого обрушения структурных ж / б балок. Следовательно, это моделирование трещины сдвига прогнозируется с помощью анализа методом конечных элементов. С этой целью ANSYS, программное обеспечение для конечных элементов, применяется для подтверждения и проверки того, что эта RC-балка с простой опорой на RC может быть реализована. II. Спецификация —

Использование восьмиузлового элемента SOLID65 и 2 или 3D-лонжерона или балки в ANSYS в качестве железобетонного элемента для подтверждения и проверки прочности на сдвиг, приведшей к неожиданному возникновению трещин.

—

Свойства материала: o

Линейные эластичные элементы

o

Нелинейные (кривые напряжение-деформация для бетона и стали, растрескивание бетонных элементов)

—

Реальные константы: любые общие геометрические свойства, которые применимо к любому элементу.

—

Детали модели:

—

o

Предел текучести бетона:

fcu = 30 Н / мм2

o

Предел текучести стали

fy = 460 Н / мм2

Геометрия балка с простой опорой, показанная ниже:

Рисунок 1 Где:

B: Ширина H: Высота L: Длина

III.