Вопрос №54 Расчет и конструирование стыков ригеля с колонной.

Стык ригеля с колонной м.б. жесткий и шарнирный.

Жесткий стык в сборном ж/б – на открытых консолях. Консоль восприни-мает поперечную силу, момент воспри-нимается сваркой выпусков арматуры из колонны и ригеля или соединяющим стержнем и закладной деталью ригеля в растянутой зоне. Усилия сжатия пере-даются через сварку закладных деталей ригеля и консолей или через замоно-личенный участок. Если сжимающие усилия будут восприниматься бетоном, то расчет выполняют по двум стадиям:

1) расчет в стадии монтажа, когда бетон замоноличивания не набрал проектной прочности, усилия сжатия воспринима-ются только сваркой закладных деталей.

2) расчет в стадии эксплуатации, когда в работе участвует бетон, имеется зона сжатия х.

Шарнирный стык применяется при связевой или шарнирно-связевой схеме, которая применяется для гражданских зданий при небольших нагрузках.

Часто такие стыки выполняют с под-резкой и со скрытой консолью. В этом стыке нет выступающей консоли. Опира-ние происходит на расположенную внизу ригеля полку; вся конструкция имеет высоту перекрытия (экономия в объеме). На консоли ригель крепится сваркой закладных деталей снизу и поверху ч/з накладку, приваренную к закладной дета-ли ригеля и колонны.

Соединение ригеля с колонной может воспринимать небольшой изгибающий момент (~55кН*м), что позволяет сохра-нить неизменяемость каркаса во время монтажа. В расчетах этот момент не учитывается. Поперечная сила в соеди-нении воспринимается консолью, при этом консоль работает и рассчитывается как короткая.

Размеры опорной консоли определяют в зависимости от опорного давления ригеля Q; при этом считается, что ригель оперт на расположенную у свободного края консоли площадку, длиной l=Q/(ψR_b,locb_bm), где ψ=0,75 – коэфф-фициент, учитывающий неравномерное давление ригеля на опорную консоль; R_b,loc=αφ_bR_b – расчетное соп-ротивление бетона местному сжатию (α=13,5R_bt /R_b для бетонов класса В25 и выше, α=1 для бетонов класса ниже В25, φ_b=1 при местной краевой нагрузке на консоль); b_bm – ширина ригеля.

Для бетонов ниже класса В25

R_b,loc= R_b.

Наименьший вылет консоли с учетом зазора с между торцом ригеля и гранью колонны l₁=l+c. Обычно принимают l₁=200…300мм. При этом расстояние от грани колонны до силы Q:

a=l₁-(l/2).

Прочность короткой консоли прове-ряют по наклонной сжатой полосе м/у силой и опорой из условия:

Q≤0,8φ_w2R_bblsinӨ,

правую часть условия принимают:

0,6R_btbh_o < 0,8φ_w2R_bblsinӨ < 3,5R_btbh_o; здесь Ө - угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали.

Коэффициент, учитывающий влияние хомутов, расположенных по высоте кон-соли, определяют по форму-ле:

φ_w2=1+5αμ _w1, где α=E_s/E_b;

μ _w1=A_sw/(bs_w); A_sw – площадь сечения хомутов в одной плоскости; s_w – шаг хомутов; b – ширина консоли.

Площадь сечения продольной арма-туры консоли подбирают по изги-бающему моменту у грани колонны, увеличенному на 25%

A_s=1,25M/(R_sξh_o); M=Qa.

Короткие консоли армируют гори-зонтальными или наклонными хому-тами. Шаг хомутов д.б.не более 150мм и не более h/4.

Ригель армируют обычно двумя плоскими сварными каркасами.

В целях экономии арматурной стали часть продольных стержней обрывают в соответствии с изменением огибающей эпюры моментов.

Податливый стык риг.с колонной выполняется на ванной сварке выпусков из колонны и из ригеля. Верхняя зона в стыке будет растянутая. Усилия растяжения воспринимаются выпусками: N_s=A_s*R_s.

Усилия сжатия в нижней зоне могут передаваться по двум схемам:

1) Ч/з сварные швы, соединяющие закладные детали в ригеле и в консоли колонны: M=R_sA_sz=N_wz.

Сварные швы рассчитывают на усилия N_w. Определяют длину сварных швов, которая будет зависеть от усилия катета шва, класса стали, типа электродов. В зазоре между торцом ригеля и колонной может не быть бетона замоноличивания. Замоноличивают только верхнюю часть (где выпуски). При увеличении нагрузки, когда мом.в стыке еще меньше мом., воспринимаемого стыком, следовательно стык работает упруго. Когда нагрузка возрастает и мом., действующий в стыке достигает момента, воспринимаемого стыком и при увеличении нагрузки момент остается постоянным. Стык при большой нагрузке работает податливо. В зоне стыка образуется пластический шарнир. Такие стыки позволяют умень-шить моменты на опорах и выровнять их. Стыки будут проще и одинаковые. Мо-мент с опор перераспределяется в пролет. При большом усилии N_w получаются длинные сварные швы, увеличивается вылет консоли: l_o=l_wc, выполнение длинных сварных швов трудоемко. Избежать этого можно, если выполнять расчет по второму типу.

2) Усилие сжатия N_w передается ч/з бетон замоноличивания м/у торцом ригеля и колонной: M=R_sA_sz=N_bz.

Для того, чтобы бетон замоноли-чивания работал, его надо качественно уложить и уплотнить. Зазор с≥50мм. Пока бетон не набрал прочность, в стыке будет действовать момент от смонти-рованных конструкций, собственного веса ригеля и плит. Это момент неболь-шой и усилие сжатия будет небольшим, оно передается ч/з сварные швы, как в первом случае. Но сварные швы будут гораздо меньше.

Бетон замоноличивания набирает прочность и в стадии эксплуатации будут больше моменты от эксплуатационных нагрузок. Усилие сжатия будут воспри-ниматься бетоном. Сварные швы будут меньше, меньше вылет консоли…

Такой стык должен рассчитываться в стадии монтажа и в стадии эксплуатации. Арматура выпусков должна вытягиваться (иметь площадку пластичности), чтобы момент оставался постоянным. Приме-няют арматуру классов А-І, А-ІІ, А-ІІІ.