В большинстве случаев конструкция железобетонных балок и плит определяется прогибом, а не прочностью. В этой статье описаны различные меры по контролю прогибов железобетонных балок и плит.
Если эти варианты реализованы правильно, результат может быть более экономически эффективным по сравнению с элементами, которые либо показывают прогибы, требующие дорогостоящего восстановления, либо с элементами, которые спроектированы с учетом ненужной реакции на прогиб.
Чтобы полностью оценить эти методы, проектировщикам необходимо знать уровень напряжения железобетонного элемента; является ли железобетонный элемент без трещин или с трещинами. Считается, что бетонная конструкция полностью растрескалась, если приложенный момент в положительных частях больше двукратного момента растрескивания.
Кроме того, для всех вариантов обсуждается влияние вариантов на прогиб, почти величина уменьшения прогиба и применение этих методов в надлежащих условиях.
Эти варианты делятся на три основные категории: методы проектирования, методы строительства, выбор материалов. В этой статье обсуждаются варианты проектирования для уменьшения прогибов.
Как уменьшить прогиб железобетонных балок и плит?
Ниже перечислены методы проектирования для уменьшения прогибов железобетонных балок и плит
- Сделать элемент глубже
- Сделать элемент шире
- Ввести сжимающую арматуру
- Добавить растягивающую арматуру
- Применить или увеличить предварительное напряжение
- Пересмотреть геометрию конструкции
- Пересмотрите критерии предельного прогиба
Сделать балки и перекрытия из РСС более глубокими
Может быть трудно или невозможно изменить размеры бетонных элементов после создания архитектурного проекта, но есть ситуации, когда увеличение глубины балки может быть выполнено.
Утверждается, что уменьшение прогиба приблизительно равно квадрату эффективной глубины [I = nAs (1-k) jd2 почти = d2] для трещиноватых и почти равно кубу отношения общей глубины [I = (bh3)/12 почти = h3] для не трещиноватых секций.
Повышение жесткости за счет увеличения глубины более эффективно для прямоугольного сечения без трещин по сравнению с Т-образным сечением без трещин. Это объясняется тем, что фланцы не изменяются, и влияние фланца постоянно на жесткость без трещин и не пропорционально увеличению глубины.
Когда глубина сечения увеличивается до такой степени, которая может привести к снижению растягивающего напряжения, так что трещиноватое сечение становится частично трещиноватым или не трещиноватым, тогда жесткость элемента значительно увеличивается.
Наконец, жесткость элемента без трещин может быть в три раза выше, чем жесткость элемента с частичными трещинами.
Выбор более широких сечений элементов балки RCC
При отсутствии трещин увеличение ширины сечения элемента приводит к пропорциональному увеличению жесткости. Однако, увеличение ширины трещиноватого элемента не приведет к заметному улучшению жесткости элемента, если только после увеличения ширины элемента он не станет без трещин.
Этот метод не может быть реализован в перекрытиях и элементах с физическими ограничениями на их ширину. Тем не менее, этот вариант применим и значительно эффективен для увеличения жесткости, когда архитектурные соображения не позволяют изменить высоту балки.
Внедрение компрессионного армирования в балки и перекрытия RCC
Добавление сжимающих стержней в соответствии с процедурой кодекса ACI не повлияет на немедленный прогиб, но уменьшит долгосрочный прогиб.
Например, если долгосрочный и краткосрочный прогиб элемента составляет 25 мм и 12 мм соответственно (общий прогиб 37 мм), добавление 2% сжимающей арматуры уменьшает долгосрочный прогиб на 50%, что означает 12,5 мм, а общий прогиб элемента составит 24,5 мм.
Эффект сжатия стальной арматуры будет выше, если она расположена близко к грани сжатия, поэтому этот метод более эффективен в глубоких балках, чем в мелких балках или плитах, если оба элемента имеют одинаковое бетонное покрытие.
Несмотря на то, что этот вариант полезен для всех изгибаемых элементов, он существенно эффективен и значительно полезен для тавровых балок, в которых ось нервюр расположена близко к грани сжатия.
Добавление напрягаемой арматуры к балкам и плитам RCC
Добавление напрягающих стержней значительно эффективно и почти пропорционально уменьшает прогиб (немедленный и долгосрочный прогиб) с увеличением стали в полностью трещиноватых секциях.
Напротив, влияние добавления напрягаемой стали на прогиб секции без трещин близко к нулю. Например, если прогиб элемента составляет 3,8 см, его можно уменьшить до 2,8 см, добавив пятьдесят процентов напряженной арматуры.
Максимальное ограничение по армированию, рекомендованное ACI Code, не должно быть превышено путем добавления напрягаемой стали.
Этот метод дает значительный эффект в недостаточно армированных сплошных и ребристых перекрытиях. Он не подходит или ограничен для сильно армированных балок, если не добавлять сталь на сжатие. Наконец, возможно усиление перегрузок, если принято решение применить этот метод.
Применение или увеличение преднапряжения
Большинство предварительно напряженных элементов проектируются для уравновешивания приложенных нагрузок; это означает, что восходящая реакция предварительно напряженных сухожилий почти равна мертвым и другим постоянным нагрузкам. Прогиб, возникающий под действием живой нагрузки, одинаков как для предварительно напряженных, так и для нормальных железобетонных секций.
Когда предварительное напряжение заставляет элемент оставаться в состоянии без трещин, в то время как в противном случае он бы треснул, прогиб под действием живой нагрузки будет меньше. Более того, если размер элемента уменьшается для использования преднапряжения, прогиб под действием живой нагрузки будет значительно большим.
Именно поэтому отношение пролетов к глубине перекрытий и крыш ограничивается 48 и 52 соответственно в случае небольшой живой нагрузки. В случае, когда отношение живой нагрузки к мертвой нагрузке велико, отношение пролета к глубине должно быть пропорционально уменьшено для достижения желаемых характеристик прогиба.
Наконец, если элемент предварительно напряжен для обеспечения удовлетворительного прогиба, то нет необходимости уравновешивать всю мертвую нагрузку, и элемент может частично растрескаться.
Пересмотр геометрии конструкции
Это может быть добавление поперечных элементов для создания двухсторонних систем, уменьшение длины пролета за счет увеличения количества колонн, а также увеличение размеров колонн для обеспечения большей нагрузки на изгибаемые элементы. Последний вариант особенно важен для концевых пролетов.
Пересмотр критериев предельного прогиба
В ситуации, когда прогиб элемента превышает ограничения по прогибу, можно пересмотреть ограничения по прогибу, чтобы выяснить, является ли это ограничение излишне жестким или нет.
Если анализ и опыт показали, что критерии ограничения прогиба могут быть увеличены, то нет необходимости применять другие меры. Большинство строительных норм и правил не устанавливают абсолютных ограничений на прогибы.
Использование рекомендаций строительных норм и правил в условиях эксплуатации здания или строительства решается инженерами.
Читать далее:
Факторы, влияющие на прогибы железобетонных балок и плит перекрытия
Строительные мероприятия и материалы для уменьшения прогиба железобетонных балок и перекрытий
Методы повышения пластичности балок из РСС с помощью полимерных стержней, армированных волокном
Причины чрезмерных прогибов в железобетонных плитах
- Факторы, влияющие на прогибы железобетонных балок и перекрытий.
- Строительные мероприятия и материалы для уменьшения прогиба бетонных балок и плит.
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Виды железобетонных плит – конструкция, стоимость и применение.
- Типы систем перекрытий для строительства многоэтажных стальных конструкций.
- Как спроектировать одностороннее перекрытие в соответствии с ACI 318-19? | Прилагается пример.
- Причины чрезмерных прогибов в железобетонных плитах.