Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 141
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Компоновка конструктивной схемы здания, подбор сечений, расчетная схема здания, сбор нагрузок
Расчёт монолитного железобетонного ригеля по предельным состояниям первой группы
Расчёт ригеля на прочность по сечениям, наклонным к продольной оси
грани средней колонны является момент, полученный по комбинации схем загружения “1+2” (см. табл. 3).
При подборе продольной арматуры растянутые свесы полки ригеля в расчётах не учитываем. Однако, учитывая тот факт, что сборные плиты перекрытия имеют арматурные выпуски, которые замоноличиваются в ригель, можно сделать вывод о том, что бетон сжатой зоны ригеля и бетон плиты перекрытия работают совместно. В связи с этим поперечное сечение ригеля на опоре будем рассматривать как тавровое с полками в сжатой зоне. Высота свесов полок поперечного сечения плиты перекрытия составляет
Ширину свесов полок принимаем равными
Расчёт выполняем согласно п. 3.24 [3].
1. Геометрические размеры поперечного сечения ригеля на опоре составляют: , . Толщину защитного слоя бетона назначаем с учётом требований п. 4,5 [3], величину принимаем равной 30 мм.
2. Характеристики бетона и арматуры (см. подбор продольной арматуры в пролётном сечении ригеля):
Продольная рабочая арматура по заданию – класса A400,
Расчётный изгибающий момент в опорном сечении ригеля (см. результаты расчетов по этапу 2):
3. Определяем рабочую высоту сечения бетона:
4. Проверяем условие:
– следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке расчётного поперечного сечения ригеля. Согласно п. 3.25 [3], площадь сечения растянутой арматуры определяем как для прямоугольного сечения шириной
5. Вычисляем :
0,39 - сжатая арматура не требуется.
6. Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона:
7. Требуемая площадь растянутой арматуры:
Количество стержней на опоре принимаем на 1 больше, чем в пролете.
По сортаменту принимаем (6∅12 – шесть стержней диаметром 12 мм). Определяем, насколько процентов площадь поперечного сечения фактически установленных стержней больше требуемой по расчёту:
8. Толщина защитного слоя составляет
Конструирование монолитного ригеля.
Рабочая арматура в пролетном сечении ригеля объединяется в плоский каркас КР-1, с помощью поперечных стержней и продольных стержней (диаметр принимается равным диаметру поперечных, стержни крайних каркасов смещаются вниз на 30 мм см. сечение 2-2 лист 3).
Рабочая арматура в сечении ригеля на опоре принимается в виде отдельных стержней пoз.1, вылет стержней принимается равным ¼ пролета ригеля плюс 10 диаметров стержней. Для надежной анкеровки и предотвращения выпучивания стержни закрепляем с помощью деталей пoз.3, устанавливаемых шагом 200 мм. В зоне стыка ригеля и колонны закрепление осуществляем с помощью деталей пoз.4. Конструктивная арматура в опорном сечении в виде стержней пoз.3 служит для работы монолитного ригеля по неразрезной схеме и располагается между каркасами КР-1. Их диаметр принимается равным таким же, как и у стержней растянутой арматуры в пролете (или меньшему из них), т.е. 12мм, количество назначается на один стержень меньше, чем растянутой арматуры в пролете. Следовательно, принимаем 4 шт. диаметром 14мм. Вылет стержней должен составлять не менее
Монтажную арматуру пoз.5 принимаем 5 В500 и устанавливаем шагом 200 мм.
В полке монолитного ригеля устанавливаем сетки С-1 и С-2, продольные и поперечные стержни принимаем диаметром 8 мм с шагом 200 мм из арматуры класса А240 (для восприятия опорного момента в плитах перекрытия. В зоне стыка ригеля с колонной выполняется нахлест сеток и для этого сетка С-2 изготавливается с вырезом под размеры сечения колонны. Величина нахлеста должна составлять не менее 200 мм.
На этом этапе необходимо выполнить расчёт ригеля по полосе между наклонными трещинами, подбор поперечной арматуры для ригеля крайнего пролёта второго этажа. Все необходимые усилия для расчёта были получены на этапе 2.
Расчёт монолитного ригеля по полосе между наклонными трещинами выполняем согласно п. 3.30 [3].
, , Рабочая высота сечения бетона:
2. Характеристики бетона:
Расчётная перерезывающая сила согласно результатам расчётов по этапу 2 -
3. Определяем предельную поперечную силу в сечении, нормальном к продольной оси ригеля:
4. Проверяем условие :
Прочность элемента по полосе между наклонными трещинами обеспечена.
Требуется произвести расчёт по прочности на действие поперечной силы по наклонному сечению.
Проверку прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси, на действие поперечной силы выполняем согласно п. 3.31 – 3.42 [3].
1. Геометрические параметры поперечного сечения ригеля – см. расчёт по полосе между наклонными сечениями.
2. Характеристики бетона: . По табл. 2.2 [3] определяем расчётное сопротивление бетона по прочности на растяжение:
Т. к. диаметр продольной растянутой арматуры каркаса КР-1 составляет 22мм, наименьший допустимый диаметр стержней поперечного направления из условия свариваемости составляет 5мм. Класс поперечной арматуры назначаем B500, – по табл. 16,5 [1].
Количество поперечных стержней принимаем равным количеству продольных – 7шт. Тогда площадь сечения стержней поперечной арматуры диаметром 4мм составит 137,5
Шаг поперечных стержней на опоре, согласно п. 5.21 [3], назначается из условий:
, ;
Принимаем шаг поперечных стержней на опоре – кратно
Шаг поперечных стержней в пролёте, согласно п. 5.21 [3], назначается из условий:
, ;
Принимаем шаг поперечных стержней в пролёте – кратно .
Расчётная перерезывающая сила согласно результатам расчётов по этапу 2 - значение полной расчётной нагрузки на ригеля от перекрытия с учётом его собственного веса равно:
(см. результаты расчёта этапа 1).
3. Определяем значение :
4. Интенсивность установки поперечных стержней на опоре ( ) и в пролёте ( ) составляет:
5. Находим длину проекции наклонного сечения:
6. Проверяем условия , :
– условия не выполняются, и, согласно п. 3.32 [3], значение не корректируем.
7. Проверяем условие :
1221,19мм условие выполняется.
8. Значение принимаем
9. Длину проекции наклонной трещины принимаем равной :
10. Проверяем условие :
- условие выполняется.
11. Значение принимаем равным
12. Поперечная сила, воспринимаемая хомутами в наклонном сечении:
13. Поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении:
14. Поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции от внешних сил принимается в сечении, нормальном к продольной оси элемента, проходящем на расстоянии от опоры, и определяется по формуле:
15. Проверяем условие :
– условие выполняется, прочность элемента по сечениям, наклонным к продольной оси обеспечена.
При уменьшении интенсивности хомутов от опоры – к пролёту с до , вызванном увеличением шага поперечных стержней, длину участка с интенсивностью хомутов следует принимать не менее пролёта монолитного ригеля и не менее значения , определяемого в зависимости от :
Т. к. согласно п. 3.34 [3], значение определяем по формуле:
;
где
Проверяем условие :
– условие выполняется, следовательно, значение и не корректируем:
С учётом ширины площадки опирания ригеля на наружные кирпичные стены ( – см. общие сведения о сборно-монолитном перекрытии, этап 1), значение составит: Значение необходимо принимать не менее пролёта ригеля, что составляет
Окончательно длину участка с интенсивностью хомутов назначаем кратно шагу поперечных стержней на опоре: , кратно .
Конструирование монолитного ригеля показано в графической части.
На этом этапе необходимо выполнить расчёт ригеля крайнего пролёта второго этажа по предельным состояниям второй группы: определить момент трещинообразования, вычислить ширину продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин, нормальных к продольной оси ригеля, выполнить расчёт по деформациям. Все необходимые усилия были получены на этапе 2.
В случае, если трещины не образуются, расчёт по раскрытию трещин выполнять не следует.
Момент образования трещин с учётом упругих деформаций определяем согласно п. 4.4 – 4.8 [3].
1. Геометрические параметры поперечного сечения ригеля: , 2 где 20мм – минимальная толщина защитного слоя бетона, 4мм – диаметр сжатой арматуры в пролетном сечении.
2. Характеристики бетона и арматуры для расчёта ригеля по предельным состояниям второй группы: бетон тяжёлый, класс бетона B30, по табл. 2.1 [3] расчётное сопротивление бетона по прочности на сжатие Значение начального модуля упругости бетона принимаем по табл. 2.4 [3]:
Продольная рабочая арматура по заданию – класса A300, значение модуля упругости арматуры принимаем равным (см. п. 2.20 [3]). Площадь фактически установленной продольной растянутой арматуры в пролётном сечении составляет (6∅22 и 1∅20), продольной сжатой: (76).
За расчётный диаметр стержней растянутой арматуры принимаем наибольший диаметр – 22 .
Изгибающий момент ригеля в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия полной нормативной нагрузки равен в т. ч. изгибающий момент в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия нормативной длительной нагрузки
3. Площадь поперечного сечения ригеля в пролётном сечении:
см. этап 1.
4. Определяем коэффициент приведения арматуры к бетону:
.
5. Площадь приведённого сечения ригеля:
6. Статический момент полного приведённого сечения относительно растянутой грани:
;
где статический момент стенки монолитного ригеля относительно растянутой грани;
статический момент полки ригеля относительно растянутой грани;
статический момент сжатой и растянутой арматуры относительно растянутой грани.
7. Расстояние от наиболее растянутого волокна бетона до центра тяжести приведённого сечения ригеля:
62639401,83/336539,87=
Расстояние от наиболее сжатого волокна бетона до центра тяжести приведенного сечения монолитного ригеля будет равно:
8. Момент инерции приведённого сечения относительно его центра тяжести:
;
где
момент инерции поперечного сечения бетона ригеля относительно центра тяжести приведённого сечения;
момент инерции растянутой арматуры относительно центра тяжести приведённого сечения;
момент инерции сжатой арматуры относительно центра тяжести приведённого сечения;
9. Момент сопротивления :
10. Согласно п. 4.8 [3], для тавровых сечений при определении момента образования трещин с учётом неупругих деформаций растянутого бетона допускается заменять значение на , где – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения элемента, определяемый по табл. 4.1 [3]. Для элемента таврового профиля коэффициент .
При подборе продольной арматуры растянутые свесы полки ригеля в расчётах не учитываем. Однако, учитывая тот факт, что сборные плиты перекрытия имеют арматурные выпуски, которые замоноличиваются в ригель, можно сделать вывод о том, что бетон сжатой зоны ригеля и бетон плиты перекрытия работают совместно. В связи с этим поперечное сечение ригеля на опоре будем рассматривать как тавровое с полками в сжатой зоне. Высота свесов полок поперечного сечения плиты перекрытия составляет
Ширину свесов полок принимаем равными
Расчёт выполняем согласно п. 3.24 [3].
1. Геометрические размеры поперечного сечения ригеля на опоре составляют: , . Толщину защитного слоя бетона назначаем с учётом требований п. 4,5 [3], величину принимаем равной 30 мм.
2. Характеристики бетона и арматуры (см. подбор продольной арматуры в пролётном сечении ригеля):
Продольная рабочая арматура по заданию – класса A400,
Расчётный изгибающий момент в опорном сечении ригеля (см. результаты расчетов по этапу 2):
3. Определяем рабочую высоту сечения бетона:
4. Проверяем условие:
– следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке расчётного поперечного сечения ригеля. Согласно п. 3.25 [3], площадь сечения растянутой арматуры определяем как для прямоугольного сечения шириной
5. Вычисляем :
0,39 - сжатая арматура не требуется.
6. Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона:
7. Требуемая площадь растянутой арматуры:
Количество стержней на опоре принимаем на 1 больше, чем в пролете.
По сортаменту принимаем (6∅12 – шесть стержней диаметром 12 мм). Определяем, насколько процентов площадь поперечного сечения фактически установленных стержней больше требуемой по расчёту:
8. Толщина защитного слоя составляет
Конструирование монолитного ригеля.
Рабочая арматура в пролетном сечении ригеля объединяется в плоский каркас КР-1, с помощью поперечных стержней и продольных стержней (диаметр принимается равным диаметру поперечных, стержни крайних каркасов смещаются вниз на 30 мм см. сечение 2-2 лист 3).
Рабочая арматура в сечении ригеля на опоре принимается в виде отдельных стержней пoз.1, вылет стержней принимается равным ¼ пролета ригеля плюс 10 диаметров стержней. Для надежной анкеровки и предотвращения выпучивания стержни закрепляем с помощью деталей пoз.3, устанавливаемых шагом 200 мм. В зоне стыка ригеля и колонны закрепление осуществляем с помощью деталей пoз.4. Конструктивная арматура в опорном сечении в виде стержней пoз.3 служит для работы монолитного ригеля по неразрезной схеме и располагается между каркасами КР-1. Их диаметр принимается равным таким же, как и у стержней растянутой арматуры в пролете (или меньшему из них), т.е. 12мм, количество назначается на один стержень меньше, чем растянутой арматуры в пролете. Следовательно, принимаем 4 шт. диаметром 14мм. Вылет стержней должен составлять не менее
Монтажную арматуру пoз.5 принимаем 5 В500 и устанавливаем шагом 200 мм.
В полке монолитного ригеля устанавливаем сетки С-1 и С-2, продольные и поперечные стержни принимаем диаметром 8 мм с шагом 200 мм из арматуры класса А240 (для восприятия опорного момента в плитах перекрытия. В зоне стыка ригеля с колонной выполняется нахлест сеток и для этого сетка С-2 изготавливается с вырезом под размеры сечения колонны. Величина нахлеста должна составлять не менее 200 мм.
- 1 2 3 4 5 6 7
Расчёт ригеля на прочность по сечениям, наклонным к продольной оси
На этом этапе необходимо выполнить расчёт ригеля по полосе между наклонными трещинами, подбор поперечной арматуры для ригеля крайнего пролёта второго этажа. Все необходимые усилия для расчёта были получены на этапе 2.
Расчёт монолитного ригеля по полосе между наклонными трещинами выполняем согласно п. 3.30 [3].
-
Геометрические параметры поперечного сечения ригеля:
, , Рабочая высота сечения бетона:
2. Характеристики бетона:
Расчётная перерезывающая сила согласно результатам расчётов по этапу 2 -
3. Определяем предельную поперечную силу в сечении, нормальном к продольной оси ригеля:
4. Проверяем условие :
Прочность элемента по полосе между наклонными трещинами обеспечена.
Требуется произвести расчёт по прочности на действие поперечной силы по наклонному сечению.
Проверку прочности ригеля по сечениям, наклонным к продольной оси, на действие поперечной силы выполняем согласно п. 3.31 – 3.42 [3].
1. Геометрические параметры поперечного сечения ригеля – см. расчёт по полосе между наклонными сечениями.
2. Характеристики бетона: . По табл. 2.2 [3] определяем расчётное сопротивление бетона по прочности на растяжение:
Т. к. диаметр продольной растянутой арматуры каркаса КР-1 составляет 22мм, наименьший допустимый диаметр стержней поперечного направления из условия свариваемости составляет 5мм. Класс поперечной арматуры назначаем B500, – по табл. 16,5 [1].
Количество поперечных стержней принимаем равным количеству продольных – 7шт. Тогда площадь сечения стержней поперечной арматуры диаметром 4мм составит 137,5
Шаг поперечных стержней на опоре, согласно п. 5.21 [3], назначается из условий:
, ;
Принимаем шаг поперечных стержней на опоре – кратно
Шаг поперечных стержней в пролёте, согласно п. 5.21 [3], назначается из условий:
, ;
Принимаем шаг поперечных стержней в пролёте – кратно .
Расчётная перерезывающая сила согласно результатам расчётов по этапу 2 - значение полной расчётной нагрузки на ригеля от перекрытия с учётом его собственного веса равно:
(см. результаты расчёта этапа 1).
3. Определяем значение :
4. Интенсивность установки поперечных стержней на опоре ( ) и в пролёте ( ) составляет:
5. Находим длину проекции наклонного сечения:
6. Проверяем условия , :
– условия не выполняются, и, согласно п. 3.32 [3], значение не корректируем.
7. Проверяем условие :
1221,19мм условие выполняется.
8. Значение принимаем
9. Длину проекции наклонной трещины принимаем равной :
10. Проверяем условие :
- условие выполняется.
11. Значение принимаем равным
12. Поперечная сила, воспринимаемая хомутами в наклонном сечении:
13. Поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении:
14. Поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции от внешних сил принимается в сечении, нормальном к продольной оси элемента, проходящем на расстоянии от опоры, и определяется по формуле:
15. Проверяем условие :
– условие выполняется, прочность элемента по сечениям, наклонным к продольной оси обеспечена.
При уменьшении интенсивности хомутов от опоры – к пролёту с до , вызванном увеличением шага поперечных стержней, длину участка с интенсивностью хомутов следует принимать не менее пролёта монолитного ригеля и не менее значения , определяемого в зависимости от :
Т. к. согласно п. 3.34 [3], значение определяем по формуле:
;
где
Проверяем условие :
– условие выполняется, следовательно, значение и не корректируем:
С учётом ширины площадки опирания ригеля на наружные кирпичные стены ( – см. общие сведения о сборно-монолитном перекрытии, этап 1), значение составит: Значение необходимо принимать не менее пролёта ригеля, что составляет
Окончательно длину участка с интенсивностью хомутов назначаем кратно шагу поперечных стержней на опоре: , кратно .
Конструирование монолитного ригеля показано в графической части.
-
Расчёт монолитного железобетонного ригеля по предельным состояниям второй группы
На этом этапе необходимо выполнить расчёт ригеля крайнего пролёта второго этажа по предельным состояниям второй группы: определить момент трещинообразования, вычислить ширину продолжительного и непродолжительного раскрытия трещин, нормальных к продольной оси ригеля, выполнить расчёт по деформациям. Все необходимые усилия были получены на этапе 2.
В случае, если трещины не образуются, расчёт по раскрытию трещин выполнять не следует.
Момент образования трещин с учётом упругих деформаций определяем согласно п. 4.4 – 4.8 [3].
1. Геометрические параметры поперечного сечения ригеля: , 2 где 20мм – минимальная толщина защитного слоя бетона, 4мм – диаметр сжатой арматуры в пролетном сечении.
2. Характеристики бетона и арматуры для расчёта ригеля по предельным состояниям второй группы: бетон тяжёлый, класс бетона B30, по табл. 2.1 [3] расчётное сопротивление бетона по прочности на сжатие Значение начального модуля упругости бетона принимаем по табл. 2.4 [3]:
Продольная рабочая арматура по заданию – класса A300, значение модуля упругости арматуры принимаем равным (см. п. 2.20 [3]). Площадь фактически установленной продольной растянутой арматуры в пролётном сечении составляет (6∅22 и 1∅20), продольной сжатой: (76).
За расчётный диаметр стержней растянутой арматуры принимаем наибольший диаметр – 22 .
Изгибающий момент ригеля в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия полной нормативной нагрузки равен в т. ч. изгибающий момент в пролётном сечении в крайнем пролёте от действия нормативной длительной нагрузки
3. Площадь поперечного сечения ригеля в пролётном сечении:
см. этап 1.
4. Определяем коэффициент приведения арматуры к бетону:
.
5. Площадь приведённого сечения ригеля:
6. Статический момент полного приведённого сечения относительно растянутой грани:
;
где статический момент стенки монолитного ригеля относительно растянутой грани;
статический момент полки ригеля относительно растянутой грани;
статический момент сжатой и растянутой арматуры относительно растянутой грани.
7. Расстояние от наиболее растянутого волокна бетона до центра тяжести приведённого сечения ригеля:
62639401,83/336539,87=
Расстояние от наиболее сжатого волокна бетона до центра тяжести приведенного сечения монолитного ригеля будет равно:
8. Момент инерции приведённого сечения относительно его центра тяжести:
;
где
момент инерции поперечного сечения бетона ригеля относительно центра тяжести приведённого сечения;
момент инерции растянутой арматуры относительно центра тяжести приведённого сечения;
момент инерции сжатой арматуры относительно центра тяжести приведённого сечения;
9. Момент сопротивления :
10. Согласно п. 4.8 [3], для тавровых сечений при определении момента образования трещин с учётом неупругих деформаций растянутого бетона допускается заменять значение на , где – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения элемента, определяемый по табл. 4.1 [3]. Для элемента таврового профиля коэффициент .