О целесообразности применения трапециевидных балок в практике строительства
Для анализа рационального использования бетона в балках разной формы поперечного сечения введем показатели относительной эффективности распределения материала (бетона) по сечению в предельных состояниях, которые количественно характеризуются коэффициентами удельной прочности сечения при изгибе Kuи удельной трещиностойкости сечения при изгибе Kcrc.
В качестве анализируемых данных будем использовать параметры, полученные в ходе экспериментальных исследований, а также данные численного эксперимента (см.
табл. Б.2-Б.4) для бетонов классов В30 и В50 с коэффициентом армирования 1%. Трапециевидные балки возьмем с соотношением сторон 1 к 2.Удельная прочность сечения при изгибе. В качестве искомого показателя принимаем отношение предельного (разрушающего) изгибающего момента Muк площади поперечного сечения балок. Результаты приведены в таблице 4.16.
Таблица 4.16 - Удельная прочность сечения при изгибе балок различных
форм поперечного сечения
Балка | Разрушающий момент Mu, кН*м | Площадь поперечного сечения А, см2 | Ku = Mu/А |
Экспериментальные данные | |||
БПехр | 7.965 | 168 | 0.0474 |
БТехр | 7.769 | 120 | 0.0647 |
БТРВехр | 7.896 | 126 | 0.0627 |
БТРНехр | 7.524 | 126 | 0.0597 |
Теоретические данные для бетона класса В30 и коэффициенте армирования 1% | |||
БПв30 | 129.06 | 720 | 0.179 |
БТ В30 | 129.08 | 450 | 0.287 |
БТРВ В30 | 127.51 | 540 | 0.236 |
БТРН В30 | 106.98 | 540 | 0.198 |
Теоретические данные для бетона класса В50 и коэффициенте а | эмирования 1% | ||
БП В50 | 142.82 | 720 | 0.198 |
БТ В50 | 142.42 | 450 | 0.316 |
БТРВ В50 | 141.76 | 540 | 0.263 |
БТРН В50 | 123.54 | 540 | 0.229 |
Анализ данных из таблицы 4.16 позволяет выявить следующие закономерности:
- для всех полученных данных (экспериментальных и теоретических) можно выделить балки таврового поперечного сечения.
У них наблюдается наиболее эффективное использования материала (бетона) на единицу площади поперечного сечения;- трапециевидные балки с верхней широкой гранью уступают только
тавровым балкам на 3.1%, 17.7% и 16.8%, соответственно, для балок
экспериментальных и теоретических с классами бетона В30 и В50;
- прямоугольные балки оказались самыми неэффективными по форме поперечного сечения. Если сравнивать их с тавровыми балками, то они уступают им на 26,74% в экспериментальном исследовании. В численном же эксперименте прямоугольные образцы уступают тавровым на 37,63% и 37,34% для классов В30 и В50. Следует отметить, что прямоугольные балки также уступают трапециевидным с верхней и нижней широкой гранью. Удельная прочность при изгибе балок трапециевидного сечения с верхней широкой гранью на 24,4%, 24,15 и 24,71 % выше, чем у прямоугольных; трапециевидные балки с нижней широкой гранью оказались эффективнее на 20,6%, 9,6% и 13,54%, соответственно;
- трапециевидные балки с верхней широкой гранью оказались эффективнее, чем аналогичные с нижней широкой гранью на 4,78%, 16,1% и 12,93%, соответственно.
Удельная трещиностойкость сечения при изгибе. В качестве искомого показателя принимаем отношение величины изгибающего момента трещинообразования Mcrcна этапе появления первой трещины к площади поперечного сечения балок. Результаты приведены в таблице 4.17.
Таблица 4.17 - Удельная трещиностойкость сечения при изгибе балок
различных форм поперечного сечения
Балка | Момент трещинообразования Mcrc, кН*м | Площадь поперечного сечения А, см2 | Kcrc Mcrc/А |
Экспериментальные данные | |||
БПехр | 7.44 | 168 | 0.0443 |
БТехр | 4.65 | 120 | 0.0388 |
БТРВехр | 5.04 | 126 | 0.0400 |
БТРНехр | 5.23 | 126 | 0.0415 |
Теоретические данные для бетона класса В30 при коэффициенте а | рмирования 1% | ||
БПв30 | 23.38 | 720 | 0.032 |
БТ В30 | 16.11 | 450 | 0.036 |
БТРВ В30 | 17.86 | 540 | 0.033 |
БТРН В30 | 15.95 | 540 | 0.030 |
Теоретические данные для бетона класса В50 при коэффициенте армирования 1% | |||
БП В50 | 30.74 | 720 | 0.043 |
БТ В50 | 20.54 | 450 | 0.046 |
БТРВ В50 | 23.00 | 540 | 0.043 |
БТРН В50 | 20.22 | 540 | 0.037 |
Анализ данных из таблицы 4.17 позволяет выявить следующие закономерности:
- среди экспериментальных балок наиболее рациональными с точки зрения удельной трещиностойкости сечения при изгибе (Kcrc → max)оказались балки прямоугольного сечения БПехр.
Отношение момента трещинообразования к площади поперечного сечения в них на 12,42%, 9,7% и 6,32% выше, чем у балок БТехр, БТРВехр, БТРНехр, соответственно;- самый низкий показатель удельной трещиностойкости сечения при изгибе Kcrc выявлен у балок серии БТехр. Он оказался на 3% и 6,51% ниже, чем у балок БТРВехр, БТРНехр, соответственно.
В математическом эксперименте наблюдается иная картина:
- для классов В30 и В50 наиболее эффективными оказались балки таврового сечения, удельная трещиностойкость Kcrc которых составила 0,36 кН*м/см2 и 0,46 кН*м/см2, соответственно;
- удельная трещиностойкость балок БТВ3о оказалась на 11,11%, 8,33% и 16,67% выше, чем для балок БПв30, БТРВв30, БТРНв30, а для балок БТв50 больше на 6,52% чем для балок БПВ50, БТРВВ50 и на 19,57% выше чем у балок серии БТРНВ50;
- для балок БТРВВ50, БПв50 значения удельной трещиностойкости Kcrc оказались одинаковыми и составили 0,043 кН*м/см2, что на 6,52% ниже, чем для прямоугольных образцов;
- значение удельной трещиностойкости у балок серии БТРВВ30 оказалось ниже на 9,09% чем у балок БТВ30, и на 3,03%, 9,09 выше чем у балок БПВ30и БТРНВ30, соответственно.
Таким образом, балки трапециевидного сечения с верхней широкой гранью (БТРВ) при любых классах бетона оказались более рациональными по показателям удельной прочности и удельной трещиностойкости, чем наиболее распространенные в практике строительства балки прямоугольного сечения. Следует отметить, что по удельной прочности они проигрывают только балкам таврового сечения, но всегда оказываются лучше по показателю удельной трещиностойкости.
4.6
Еще по теме О целесообразности применения трапециевидных балок в практике строительства:
- Рекомендации по конструированию балок трапециевидного поперечного сечения
- Деформативность железобетонных балок трапециевидного сечения
- Трещиностойкость железобетонных балок трапециевидного сечения
- Построение методики расчета прочности железобетонных балок трапециевидного сечения
- МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК ТРАПЕЦИЕВИДНОГО СЕЧЕНИЯ ПО ПРОЧНОСТИ, ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ, ДЕФОРМАТИВНОСТИ И ШИРИНЕ РАСКРЫТИЯ ТРЕЩИН
- Возникновение законодательства об административных процедурах, его кодификация, а также примеры из недавней судебной практики Германии
- Анализ областей применения вольфрамо-титано-кобальтовых сплавов
- Особенности применения метода хеджирования ожидаемых потерь в зависимости от параметров модели
- Результаты испытаний изгибаемых железобетонных балок различного поперечного сечения
- Административное усмотрение и законодательство об административных процедурах: проблемы теории и судебной практики (сравнительно-правовой анализ)
- Правовые новации в административном правосудии стран Европейского Союза: возможности применения в странах Центральной Азии
- Исследование прочности, деформативности и трещиностойкости изгибаемых железобетонных элементов трапециевидного сечения
- АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК