Мал. 3.10. Поперечний переріз балки:
а - фактичне; б - умовне, прийняте в розрахунках
Мал. 3.11. Схеми до визначення розрахункової ширини плити:
а - при Вутах з ухилом більше 1: 3; б - при Вутах з ухилом до 1: 3; в - при криволінійних Вутах
У прогонових будовах залізничних мостів звіси консолей плити, як правило, менше. Тому в усі розрахунки головної балки вводиться фактична ширина плити.
У першому наближенні можна прийняти, що нейтральна вісь в балці проходить по лінії примикання ребра до плити (рис. 3.12). Тоді необхідна площа робочої арматури в середині балки As, тр може бути визначена за формулою:
де M0,5 - згинальний момент в середині прольоту, підрахований для розрахунків на міцність; Rs - розрахунковий опір арматурної сталі.
Робочу висоту перерізу h0 приймають рівною:
,
де h - повна висота балки; as - відстань від центра ваги площ робочої розтягнутої арматури до низу балки.
Оскільки величина as невідома, в першому наближенні її приймають рівною від 10 до 20 см в залежності від прольоту балки. Поставивши собі за діаметром робочої арматури, визначають необхідну кількість стрижнів:
,
Розставивши n стрижнів в перерізі відповідно до правил, встановлених нормами проектування, уточнюють величину as. При цьому може виявитися доцільним змінити спочатку призначену ширину ребра, що, в свою чергу, може вимагати уточнення кількості робочої арматури.
Мал. 3.12. Схема до призначення площі робочої арматури в середині прольоту балки
При відносно великих прольотах балки середньої її частини може надаватися двотавровий розтин. Сказане вище ставиться до призначення основних розмірів і такого перетину. У цьому випадку розміри нижнього пояса балки - ширина bf і товщина hf - визначаться з умов розміщення робочої арматури (див. Рис. 3.10, б).
Кількість відгинів поздовжньої робочої арматури і їх розташування призначають з таких міркувань (рис. 3.13).
Мал. 3.13. Схема до визначення місць відгинів поздовжньої робочої арматури:
1 - огинає епюра згинальних моментів; 2 - епюра матеріалів
Прийнято допущення, що кожен стрижень поздовжньої робочої арматури в середині прольоту балки може сприйняти відповідну йому частину згинального моменту (n - число стрижнів в середині прольоту). У міру віддалення від середнього перетину балки вигинає момент зменшується, а отже, з'являється можливість зменшити кількість робочої арматури. Це роблять шляхом відгину стрижнів під кутом 30 0 ... 60 0 (як правило, 45 0). Відігнуті стрижні (відгини) в подальшому беруть участь в розрахунках похилого перерізу по міцності на дії поперечної сили і згинального моменту, а також в розрахунках по тріщиностійкості такого перетину.
Для визначення місць можливих відгинів необхідно побудувати огибающую епюру згинальних моментів і епюру матеріалів. Що огинає епюра моментів - це графік, його кожна ордината є згинальний момент в перерізі над цією ординатою від розрахункових навантажень. З достатньою для практичних цілей точністю її можна побудувати за трьома точкам: в опорному перерізі, де момент дорівнює нулю, і в перетинах 0,25 і 0,5 розрахункового прольоту, де моменти підраховують за формулами (3.35). Епюра матеріалів є ступінчастий графік, ординати якого дорівнюють граничним изгибающим моментам, які можуть сприйняти перетину з певною кількістю стрижнів поздовжньої арматури. Зіставляючи огибающую епюру моментів і епюру матеріалів, визначають перетину, в яких граничний згинальний момент, що сприймається перерізом з конкретним числом робочих стрижнів, дорівнює вигинає моменту в цих перетинах (при графічному побудові по рис. 3.13 епюра матеріалів ніде не повинна перетинати огибающую епюру згинальних моментів) . Таким способом визначають теоретично можливі початку відгинів груп поздовжніх стрижнів. Фактичні початку відгинів відповідно до положень норм проектування повинні розташовуватися за перетинами, в яких стрижні враховуються з повним розрахунковим опором, на довжину закладення ls. Довжина ls для арматурних стержнів класів А300 повинна бути для бетонів класів В30 і вище не менше 22d. для бетонів класів В20 ... В27,5 - не менше 25d (d - діаметр відгинати стрижня). Для арматурних стержнів класу А400 довжину закладення ls відповідно збільшують на 5d. При пучках стрижнів d визначають як діаметр умовного стержня з площею, що дорівнює сумарній площі стержнів, що утворюють пучок.
Арматуру можна відгинати одночасно по два, три і більше стрижня; похилі стержні при цьому розташовують симетрично щодо вертикальної площини, що проходить по осі згинається балки. Стрижні необхідно відгинати по дузі кола радіусом не менше 10 їх діаметрів. Кінці відігнутих стрижнів заводять у верхню стислу зону балки, і зазвичай закінчують прямолінійним ділянкою невеликої довжини, який пов'язують з поздовжніми стрижнями плити або зі спеціально встановленими стрижнями з метою створення арматурного каркаса.
Як практично призначають відгини з дотриманням рекомендацій норм проектування, показано на прикладі розрізний балки, що має в середині прольоту 14 поздовжніх стрижнів робочої арматури (рис.3.13).
При розташуванні відгинів по довжині балки необхідно виконати наступні вказівки норм проектування. На ділянці, де за розрахунком потрібні похилі стержні, будь-який перетин, проведене перпендикулярно поздовжньої осі балки, має перетинати хоча б один стрижень похилій арматури. Так, на рис. 3.13 становище перших відігнутих стрижнів, показане пунктиром, задовольняє раніше сформульованим вимогам: для сприйняття згинального моменту в перерізі, відповідним початку перших відгинів, вони вже не потрібні. Але на ділянці між ними і відігнутими стрижнями №2 вертикальний перетин не перетинає відігнуті стрижні. Тому стрижні №1 пересунуті в сторону опорного перетину так, щоб зазначена вимога норм проектування дотримувалося. Можна було виконати цю вимогу і іншим способом: відгини стрижнів №1 зробити під кутом 30 0 до поздовжньої осі балки, що нормами проектування допускається, а не під кутом 45 0. який прийнятий при відгині інших стрижнів.
Але відгинати слід не всі стрижні, навіть якщо вони не потрібні для сприйняття згинального моменту. Не менш третини робочої арматури, яка встановлюється в середині прольоту балки, за нормами проектування слід заводити за опорний переріз. У торця балки їх відгинають під кутом 90 0 по дузі кола радіусом не менше трьох діаметрів арматури. При цьому крайні стрижні, що примикають до бічних поверхонь балки (стрижні № 6 на рис. 3.13) повинні бути продовжені вгору до половини висоти балки.
Відстань від торця балки до осі її спирання на опорну частину повинно бути не менше 30 см, а до краю опорної частини - не менше 15 см.
Хомути в приопорних ділянках довжиною, рівній прольоту, рахуючи від осі опори, встановлюють з відстанями між ними не більше 15 см, а на середній ділянці довжиною прольоту, - крок хомутів не повинен перевищувати 20 см. Але при товщині балок понад 50 см, а також в плитних прогонових будовах, крок хомутів в середині прольоту може бути збільшений до 25 см. Діаметр хомутів повинен бути не менше 8 мм.
Подовжню арматуру в стінках балок, яка враховується в деяких розрахунках, встановлюють з урахуванням наступних вказівок норм проектування: в межах третини висоти стінки, рахуючи від розтягнутої грані, стрижні розташовують з кроком не більше 12 діаметрів застосовуваної арматури (d = 8 ... 12 мм); в межах іншої частини стінки - з кроком не більше 20 діаметрів арматури (d = 8 ... 10 мм).