Определение расчетных усилий. 5 страница

h=h₀ + a h = 481 + 40 = 521 мм<h=650мм (приняли ранее),

Оставляем h = 650 мм.

h₀ = h - a h₀ = 650-40=610 мм

б) Проверка по наклонным сечениям.

Проверяем условие Q £ 0,3R_bb×h₀

Q_max = 0,3×10,35 ×10³ ×0,3×0,61 = 568,22 кН

Q_max = 520,61 кН < 568,22 кН Þ наклонных трещин не образуется.

3.6 Расчеты на прочность сечений нормальных к продольной оси

Рисунок 3.6.1 – Расчетная схема

Сечение 1-1 М1 = 533,74 кН×м

Рисунок 42 – Сечение 1-1, 3-3

Расчет ведем как для прямоугольного сечения.

h₀ = 650-80=570 мм

a_m = 533,74 ×10³/10,35 ×10⁶×0, 3×0,57² = 0,53

Данное значение нас не устраивает, увеличиваем высоту сечения до 800 мм.

h₀ = 800-80=720 мм

a_m = 533,74 ×10³/10,35 ×10⁶×0, 3×0,72² = 0,33

x = 0,417

=0,797

x_R=0,8/(1+R_s/700)= 0,8/(1+435/700)=0,493

x = 0,417£ x_R =0,493

A_s= 533,74 ×10³/0, 7×435×10⁶×0,72 = 0,002435 м² = 24,35 см²

Выбираем: 3 стержня Æ 22 + 3 стержня Æ 25 A_s.факт = 26,13 см²

μ= A_s^ф/b* h₀ = 26,13 *100% /30*72 = 1,21% ≥ 0,1%

Х= R_s* A_s^ф/R_в*b=355*26,13 /10,35 *30=29,87 см

Определим относительную высоту сжатой зоны:

x = 29,87/72 = 0,415£ x_R =0,493

Проверим прочность сечения:

M_u = 10,35 ×10³×0,3×0,2987× (0,72 – 0,2987/2) = 529,26 кН×м

М = 533,74 кН×м < M_u = 529,26 кН ×м

Условие не выполняется, увеличиваем площадь сечения арматуры.

Выбираем: 3 стержня Æ 25 + 3 стержня Æ 25 A_s.факт = 29,46 см²

μ= A_s^ф/b* h₀ = 29,46 *100% /30*72 = 1,36% ≥ 0,1%

Х= R_s* A_s^ф/R_в*b=355*29,46 /10,35 *30=33,68 см

Определим относительную высоту сжатой зоны:

x = 33,68/72 = 0,468£ x_R =0,493

Проверим прочность сечения:

M_u = 10,35 ×10³×0,3×0,3368× (0,72 – 0,3368/2) = 576,84 кН×м

М = 533,74 кН×м < M_u = 576,84 кН ×м

Условие выполняется.

Рисунок 3.6.2 – Подобранный диаметр арматуры для сечения 1-1

Сечение 2-2 М₂ = 453,65 кН×м

М_оп=М₂-Q×h_к/2=453,65- 444,46×0,3/2=386,98 кН×м

где Q – поперечная сила на опоре.

Расчет ведем как для прямоугольного сечения.

h₀ = 800-40=760 мм

a_m = 386,98 ×10³/10,35 ×10⁶×0, 3×0,76² = 0,216

x = 0,246

h = 0,878

x = 0,246£ x_R =0,612

A_s= 386,98×10³/0, 878×355×10⁶×0,76 = 0,001634 м² = 16,34 см²

Выбираем: 3 стержня Æ 28 A_s.факт = 18,47 см²

μ= A_s^ф/b* h₀ = 18,47 *100% /30*76 = 0,8% ≥ 0,1%

Условие не выполняется, берем диаметр больше. 3 стержня Æ 32 A_s.факт = 24,13см²

μ= A_s^ф/b* h₀ = 24,13 *100% /30*76 = 0,11% ≥ 0,1%

Х= R_s* A_s^ф/R_в*b=355*24,13 /10,35 *30=27,59 см

Определим относительную высоту сжатой зоны:

x = 27,59 /76 = 0,363£ x_R =0,493

Проверим прочность сечения:

M_u = 10,35 ×10³×0,3×0,2759× (0,76 – 0,2759/2) = 532,89 кН×м

М = 386,98 кН×м < M_u = 532,89 кН ×м

Рисунок 3.6.3 – Подобранный диаметр арматуры для сечения 2-2

Сечение 3-3 М = 338,7 кН×м

Расчет ведем как для прямоугольного сечения.

h₀ = 800-80=720 мм

a_m = 338,7 ×10³/10,35 ×10⁶×0, 3×0,72² = 0,210

x = 0,239

h = 0,881

x = 0,239 £ x_R =0,493

A_s= 338,7 ×10³/0, 881×355×10⁶×0,72 = 0,001504 м² = 15,04 см²

Выбираем: 3 стержня Æ 18 + 3 стержня Æ 20 A_s.факт = 17,05 см²

μ= A_s^ф/b* h₀ = 17,05 *100% /30*72 = 0,079% ≥ 0,1%

Условие не выполняется, берем диаметр больше. 3 стержня Æ 22 + 3 стержня Æ 22 A_s.факт = 22,80 см²

μ= A_s^ф/b* h₀ = 22,80 *100% /30*72 = 0,11% ≥ 0,1%

Х= R_s* A_s^ф/R_в*b=355*22,80 /10,35 *30=26,07 см

Определим относительную высоту сжатой зоны:

x = 26,07/72 = 0,362£ x_R =0,493

Проверим прочность сечения:

M_u = 10,35 ×10³×0,3×0,2607× (0,72 – 0,2607/2) = 477,31 кН×м

М = 338,7 кН×м < M_u = 477,31 кН ×м

Рисунок 3.6.4 – Подобранный диаметр арматуры для сечения 3-3

Сечение 4-4 М₂ = 272,32 кН×м

Расчет ведем как для прямоугольного сечения.

h₀ = 800-40=760 мм

a_m = 272,32 ×10³/10,35 ×10⁶×0, 3×0,76² = 0,152

x = 0,166

h = 0,917

x = 0,1656£ x_R =0,493

A_s= 272,32 ×10³/0, 917×355×10⁶×0,76 = 0,00110 м² = 11,00 см²

Выбираем: 3 стержня Æ 32 A_s.факт = 24,13 см²

μ= A_s^ф/b* h₀ = 24,13 *100% /30*76 = 1,11% ≥ 0,1%

Х= R_s* A_s^ф/R_в*b=355*24,13 /10,35 *30=27,59 см

Определим относительную высоту сжатой зоны:

x = 27,59 /76 = 0,363£ x_R =0,493

Проверим прочность сечения:

M_u = 10,35 ×10³×0,3×0,2759× (0,76 – 0,2759/2) = 532,89 кН×м

М = 272,32 кН×м < M_u = 532,89 кН ×м

Рисунок 3.6.5 – Подобранный диаметр арматуры для сечения 4-4

3.7 Расчеты на прочность сечений наклонных к продольной оси

Для крайних участков пролетов подберем диаметр и шаг хомутов:

S=h₀/2=720/2=360 мм, примем S= 300 мм

d_sw >= d/4 = 32/4 =8 мм принимаем d_sw = 8 мм класса А400.

q_sw = (285*10³*0,502*10^-4*3)/0,3 =143,07 кН/м ≥ 0,25*0,81*10^3*0,3=60,75 кН/м

с_о = (1,5×0,81×10³×0,3×0,72² / 0,75×143,07) ^1/2 =1,33 м.

h_о=0,72 м < с_о =1,33 м < 2* h_о=1,44 м.

Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном:

Q_в = 1,5R_bt×b×h₀² / с_о =1,5×0,81×10³×0,3×0,72² /1,33 =142,07 кН.

Определяем поперечную силу, воспринимаемую хомутами:

Q_sw = 0,75* q_sw * с_о =0,75*143,07*1,33 =142,71 кН.

7) Проверяем условие:

Q_u ³⁰⁰ = Q_в +Q_sw =142,07 +142,71 =284,78 кН.

Рисунок 3.7.1 – Расчетная схема

Для средних участков пролетов подберем диаметр и шаг хомутов:

Примем S= 100 мм и d_sw = 8 мм класса А400.

q_sw = (285*10³*0,502*10^-4*3)/0,1 =429,21 кН/м ≥ 0,25*0,81*10^3*0,3=70,88 кН/м

с_о = (1,5×0,81×10³×0,3×0,72² / 0,75×429,21) ^1/2 =0,77 м.

h_о=0,72 м < с_о =0,77 м < 2* h_о=1,44 м.

Определяем поперечную силу, воспринимаемую бетоном:

Q_в = 1,5R_bt×b×h₀² / с_о =1,5×0,81×10³×0,3×0,72² /0,77 =245,4 кН.

Определяем поперечную силу, воспринимаемую хомутами:

Q_sw = 0,75* q_sw * с_о =0,75*429,21*0,77 =247,87 кН.

7) Проверяем условие:

Q_u ¹⁰⁰ = Q_в +Q_sw =245,4+247,87=493,27 кН > Q_max=485,12 кН – условие выполнено.

3.8 Расчет узла сопряжения ригеля с колонной

Расчету подлежат закладные детали, при помощи которых нагрузка передается от ригеля на консоль колонны, а также соединительные сварные швы. Принимаем в запас прочности, что бетон замоноличивания не участвует в восприятии сжимающих напряжений в нижней зоне стыка.

Площадь поперечного сечения закладных деталей:

А_pl=M/z×R_y (50)

где М=485,12 кН*м – максимальный изгибающий момент в ригеле по грани колонны от эксплуатационной нагрузки;

z= h₀-а=760-5=755мм – расстояние между центром тяжести верхней рабочей арматуры и центром тяжести закладной детали в ригеле;

а=5мм – защитный слой для закладной детали из пластины;

R_y =290 МПа – расчетное сопротивление стали С46/33.

А_pl=485,12 /0,755×290×10³=22,16см²

Толщина рассматриваемой пластины:

t_пл= А_pl/b= 22,16/30=0,739см=7,39мм, примем t_пл= 8 мм.

Суммарная расчетная длина сварных швов для соединения закладных деталей:

∑l_w=1,3× (N-T)/0,7×k_f ×R_wy (51)

где N=М/z=485,12/0,755=642,54 кН – продольная горизонтальная сила;

T=Q×f=443,22×0,15 =66,48 кН – сила трения от реакции балки;

Q=443,22 кН – поперечная сила при действии момента М в ригеле;

f =0,15 – коэффициент трения стали о сталь;

k_f =1,2 мм – толщина флангового сварного шва;

R_wy =200 МПа – расчетное сопротивление углового сварного шва срезу для закладных деталей из стали С46/33.

∑l_w=1,3× (642,54 -66,48)/0,7×1,2×10^-3 ×200×10³=4,46м

Исходя из требуемой длины сварных швов определяем длину закладных деталей:

l_m=∑l_w/2+10мм=446/2+10=233 мм

Минимальная длина передачи реакции на консоль колонны:

l_loc = Q/0,75×b× R_b (52)

l_loc = 443,22 /0,75×0,3× 10,35×10³=0,190 м=190мм

Вылет консоли колонны принимаем больше, чем l_m=233 мм, l_loc = 190мм и не менее 200 мм. Т.е. принимаем вылет консоли l=233 мм.

l_loc = Q/0,75×b× R_b

l_loc = 443,22 /0,3× 10,35×10³ =143мм

3.9 Эпюра материалов, проверка правильности и экономичности принятых решений

Для экономичности армирования разрабатывается эпюра материалов. Для этого определяется единичные изгибающие моменты, которые могут воспринять сечения, армированные одним стержнем рабочей арматуры:

М_ед = R_s × A_s1 × z_b (52)

где z_b = η h₀

Таблица 14 – Расчет единичных изгибающих моментов

№	d, мм	As1, см2	RsхAs1, МПа х м2	h0, м	ξ	η	zb, м	Мед	3хМед
		1,1304	0,0401	0,7600	0,0170	0,992	0,7535	30,2390	90,7169
		4,9063	0,1742	0,7200	0,0779	0,960	0,6912	120,3876	361,1628
		4,9063	0,1742	0,7200	0,0779	0,960	0,6912	120,3876	361,1628
		8,0384	0,2854	0,7600	0,1209	0,939	0,7136	203,6466	610,9398
		3,7994	0,1349	0,7200	0,0603	0,970	0,6984	94,1993	282,5979
		3,7994	0,1349	0,7200	0,0603	0,970	0,6984	94,1993	282,5979
		8,0384	0,2854	0,7600	0,1209	0,939	0,7136	203,6466	610,9398

Рисунок 3.9.1. Армирование ригеля представлено на рисунке

3.10 Расчеты анкеровки обрываемой арматуры

Принимаем

3.11 Конструирование ригеля

Конструкция многопролетного неразрезного ригеля представлена на рисунке 3.9.1.

3.9.1. Конструкция многопролетного неразрезного ригеля представлена на рисунке

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат, 1987 г. (с изменениями 2003 г.).

2. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

3. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003).

5. СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции.

6. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004).

7. Шелофаст В. В., Стайнова Е. Г. Неметаллические строительные конструкции, — М.: Издательство АПМ, 2007 — 304 с.

8. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие /А.Б. Голышев и др.; Под ред. А.Б. Голышева. - 2-е изд., - К.: Будивэльник, 1990. – 544 с.

9. Стуков В.П. Монолитный вариант плоского перекрытия с балочными плитами; Методические указания к курсовому проекту № 1 «Железобетонные конструкции». – РИО АЛТИ, 1979. – 28 с.

10. Стуков В.П. Сборный вариант плоского перекрытия с балочными плитами. Компоновка перекрытия и проектирование панели: Методические указания к курсовому проекту № 1 «Железобетонные конструкции». – РИО АЛТИ, 1981. – 24 с.

11. Гурова Н.Н. Проектирование стыков сборных железобетонных конструкций каркасов многоэтажных зданий: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Архангельск: РИО АЛТИ, 1990. – 27 с.