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 K_uи удельной трещиностойкости сечения при изгибе K_crc.

В качестве анализируемых данных будем использовать параметры, полученные в ходе экспериментальных исследований, а также данные численного эксперимента (см.

Удельная прочность сечения при изгибе. В качестве искомого показателя принимаем отношение предельного (разрушающего) изгибающего момента M_uк площади поперечного сечения балок. Результаты приведены в таблице 4.16.

Таблица 4.16 - Удельная прочность сечения при изгибе балок различных

форм поперечного сечения

Анализ данных из таблицы 4.16 позволяет выявить следующие закономерности:

- для всех полученных данных (экспериментальных и теоретических) можно выделить балки таврового 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 M_crcна 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

Анализ данных из таблицы 4.17 позволяет выявить следующие закономерности:

- среди экспериментальных балок наиболее рациональными с точки зрения удельной трещиностойкости сечения при изгибе (K_crc → max)оказались балки прямоугольного сечения БПехр.

- 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 БТ_В3о 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 БП_В50, БТРВ_В50 и на 19,57% выше чем у балок серии БТРН_В50;

- 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 БТРВ_В30 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