3.6 Конструирование ригеля

Конструирование ригеля необходимо выполнять в соответствии с требованиями норм [1, 3]. Сведения по конструированию ригелей приведены в учебной литературе [5 - 9]. Выполненные чертежи должны соответствовать требованиям стандартов, в частности [4].

Рисунок 3.3 – Схема армирования ригеля Р1

Основной рабочей арматурой ригеля является стержневая арматура 420 A-II (А300), определяемая расчетом по нормальным сечениям, входящие в состав 2-х каркасов, располагаемая в растянутой от действия эксплуатационных нагрузок зоне ригеля. В сжатой зоне ригель армируется 2 стержнями 16 A-II(А300), устанавливаемыми конструктивно. В целях экономии арматуры два стержня 20 A-II(А300) не доводятся до торцов ригеля на 740 мм, расчет длины обрываемых стержней приведен в п. 3.5.

Поперечная арматура основных каркасов ригеля 8 A-II (А300) определяется расчетом по наклонным сечениям.

Арматура полок ригеля в данном примере не рассчитывается и устанавливается конструктивно. Для сопряжения ригеля с колонной устраиваются закладные детали М1 и М2. Монтажная петля МП-1 служит для монтажа конструкции.

4 Расчет и конструирование средней колонны

4.1. Исходные данные

Нагрузки на 1 м² перекрытия принимаются такие же, как и в предыдущих расчетах, нагрузка на 1 м² покрытия приводится в таблице 4.1.

Место строительства – г. Архангельск (IV снеговой район).

Материалы для колонны:

Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В20. МПа, МПа (таблица А.2); коэффициент условий работы бетона (таблица 15[1]).

Арматура – класса A-II (A300). Расчетные характеристики: МПа, МПа (таблица А.4).

Принимаем размер сечения колонны мм.

4.2 Определение усилий в колонне

Грузовая площадь средней колонны м².

Постоянная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

,

где g₁ = 4,28 кН/м² – расчетная постоянная нагрузка на перекрытие здания (таблица 2.1).

Таблица 4.1 – Нагрузка на колонну

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Вес конструкции кровли: -гидроизоляционный ковер 4 слоя -цементно-песчаная стяжка =40 мм, =22 кН/м3 -пеностекло =120 мм, =3 кН/м3 -керамзит по уклону =100 мм, =1200 кг/м3 -пароизоляция 1 слой Вес многопустотной плиты перекрытия =220 мм	0,190 0,05 3,4	1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1	0,27 1,144 0,468 1,560 0,065 3,74
Постоянная нагрузка gp	6,08	-	7,22
Временная нагрузка – снеговая в том числе: длительная1	1,68 0,84	- -	2,4 1,2
Полная нагрузка	7,34	-	9,02

Нагрузка от собственного веса ригеля:

G₂ = g₂ · l_r = ,

где g₂ = 3,5 кН/м – погонная нагрузка от собственного веса ригеля; l_r = 5,56 м – длина ригеля при расстоянии между осями колонн 6,0 м.

Нагрузка от собственного веса колонны типового этажа:

,

где b, h – размеры сечения колонны, l_эт – высота этажа, _b – объемный вес железобетона 25 кН/м³, _n = 0,95 - коэффициент надежности по назначению здания, _f = 1,1– коэффициент надежности по нагрузке.

Постоянная нагрузка на колонну типового этажа с одного этажа:

G_t = G₁ + G₂ + G₃ = 102,46+19,46+15,05=136,97 кН.

Постоянная нагрузка от покрытия, приходящаяся на колонну:

,

где g_p = 7,22 кН/м² – расчетная постоянная нагрузка на покрытие здания (таблица 4.1).

Общая постоянная нагрузка на колонну от покрытия с учетом веса ригеля:

G_pr = G_p + G₂ = 172,85 + 19,46 = 192,31 кН.

Временная нагрузка, приходящаяся на колонну с перекрытия одного этажа:

,

где v₁ = 2,86 кН/м² – расчетная временная нагрузка на перекрытие здания (таблица 2.1).

Временная нагрузка, приходящаяся на колонну с покрытия:

.

Коэффициент снижения временных нагрузок в многоэтажных зданиях:

,

где - число перекрытий, от которых учитывается нагрузка (число этажей в здании);

.

Нормальная сила в средней колонне на уровне первого этажа составит:

кН.

4.3 Расчет прочности колонны

Расчет прочности сжатых элементов из тяжелого бетона классов В15…В40 на действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при допускается производить из условия:

,

где - коэффициент, определяемый по формуле:

;

- коэффициенты, принимаемые по таблицам приложения А.6 и А.7 в зависимости от значения отношений .

,

где - площадь всей арматуры в сечении элемента; - для арматуры классов A-I(A240), A-II(A300), A-III(A400).

При можно принимать .

В первом приближении принимаем:

;

мм²;

мм²;

.

Свободная длина колонны первого этажа l₀ =0,7·(3,6+0,15)=2,62 м, м (размер сечения колонны),

.

Для определения отношения необходимо вычислить длительно действующую нагрузку на колонну . Временная длительно действующая нагрузка на перекрытие 1,3 кН/м² (см. таблицу 2.1), временная длительно действующая нагрузка на покрытие 1,2 кН/м².

Временная длительно действующая нагрузка на колонну с одного этажа:

.

Временная длительно действующая нагрузка на колонну с покрытия:

.

Постоянная нагрузка от собственного веса вышележащих конструкций на колонну первого этажа:

.

Полная длительно действующая нагрузка:

кН.

.

По таблицам А.6 и А.7 приложения определяем коэффициенты и : , .

.

Площадь арматуры составит:

.

Так как А_s< 0, то арматура по расчету не требуется и устанавливается по конструктивным требованиям, обеспечивая процент армирования. Схема армирования колонны представлена на рисунке 4.1. При положительном значении площади арматуры А_s необходимо по сортаменту подобрать диаметр и количество арматурных стержней при условии соблюдении минимального процента армирования (при гибкости 5<l₀/h < 10) и минимальном диаметре арматуры для сжатых элементов 12 мм.

Конструктивно принимаем 412 A-II (A300) ( мм²).

, , что больше .

Окончательно принимаем арматуру 412 A-II (A300).