7.7 Построение эпюры материалов

С целью экономичного армирования и обеспечения прочности сечений балки строим эпюру материалов, представляющую собой эпюру изгибающих моментов, которые может воспринять элемент по всей длине. Значение изгибающих моментов в каждом сечении при известной площади рабочей арматуры вычисляют:

(6.46)

На участках с значения постоянны и эпюра изображается прямой линией (см. графическую часть). При обрыве стержней с целью обеспечения прочности наклонных сечений по изгибающему моменту их заводят за сечение, где они не требуются по расчету на длину не менее .

Эпюра материалов должна охватывать эпюру изгибающих моментов.

Армируем пролёт двумя стержнями стержнями Æ14 S500. Один стержень Æ10 S500 обрываем в пролёте. Заводим на длину от места их теоретического обрыва. Два стержня Æ14 S500 доводим до обеих опор. Вычислим изгибающие моменты, воспринимаемые этими стержнями:

2Ø28:

1Ø28:

>

Так как в средних пролетах могут возникать значительные отрицательные моменты, для их восприятия по всей длине пролетов устанавливаются стержни 2 Æ12 S500.

Результаты расчетов сводим в таблицу

Таблица 6

⌀ и количество стержней	Уточненная высота сечения d=h-c, мм	Фактическая площадь сечения стержней, Ast, мм2	Расчетное сопротивление арматуры, fyd, МПа	Относительная высота сжатой зоны, ξ	Коэффициент η	Момент MRd, кН∙м
Нижняя арматура в пролете (b=200мм)
2⌀28	407,5	1232	435	0,609	0,746	165,65
1⌀28	407,5	615,8	435	0,304	0,873	96,79

8 Расчет стыка колонн

Техническими правилами по экономному расходованию основных строи­тельных материалов рекомендуется выполнять колонны без стыков на несколько этажей.

Из условия производства работ стыки колонн назначают на расстоянии 1-1,2 м выше перекрытия. При выбранных конструкциях и условиях работы ко­лонны наиболее целесообразным является стык с ванной сваркой продольных стержней.

Для осуществления этого стыка в торцах стыкуемых звеньев колонн в мес­тах расположения продольных стержней устраивают подрезки. При четырех стержнях подрезки располагают по углам, как показано на рис. 2.10 Продольные стержни выступают в виде выпусков, свариваемых в медных съемных формах. После сварки стык замоноличивают бетоном того же класса или ниже на одну ступень класса бетона колонны.

Принят бетон класса С20/25 и выпуски арматуры длинной 30 см и диамет­ром 16 мм из стали S400.

Стык такого типа должен рассчитываться для стадий: до замоноличивания как шарнирный на монтажные (постоянные) нагрузки и после замоноличивания как жесткий с косвенным армированием на эксплутационные (полные) нагрузки.

Рассмотрим устройство стыка на первом этаже, где действует продольная сила: от полных нагрузок N_sd =2213,84кН.

При расчете стыка до замоноличивания усилие от нагрузки воспринимается бетоном выступа колонны, усиленным сетчатым армированием (N_rd1) и ар­матурными выпусками, сваренными ванной сваркой (N_rd2). Поэтому условие прочности стыка имеет вид:

где 0,75 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напря­жений под центрирующей прокладкой;

А_са - площадь смятия, принимаемая равной площади центрирующей про­кладки или, если она приваривается при монтаже к распределительному листу и толщина листа не менее 1/3 расстояния от края листа до центри­рующей прокладки, площади листа;

- коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;

A_totl - площадь сечения всех выпусков арматуры;

-приведенная призменная прочность бетона.

Размеры сечения подрезки из условия размещения медных форм принимаем b1*h1=10*10cм,a расстояние от грани сечения до оси сеток косвенного армирования в пределах подрезки с₂ = 10мм; за пределами подрезки с_{ =20 мм.

Тогда площадь части сечения, ограниченная осями крайних стержней сетки косвенного армирования:

Центрирующую прокладку и распределительные листы в торцах колонн на­значаем толщиной 2 см, а размеры в плане: центрирующей прокладки - 10х10см, что не превышает 1/4 ширины колонны.

За площадь сечения а_со принимаем площадь распределительного листа, по­скольку его толщина 20мм превышает расстояния от края листа до центри­рующей прокладки ,т.е. а_со = 17,5х 17,5 == 306,25 см².

Принимаем а_с1 = а_eff = 1120см² .

Коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии:

kf- коэффициент принимается по табл. 7.6 [1], для элементов с косвенным

армированием kf = 1,0

Сварные сетки конструируем из проволоки Æ5 S500 с fyd=435 МПа и

А_sx = А_sy= 0,2см². Размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм, не более

l/4xb_K и не более 100 мм. Шаг сеток следует принимать не менее 60 мм, не более 150 мм и не более 1/3 стороны сечения. Расчётная длина длинных стержней - 31,0 см, коротких - 15,5 см.

Коэффициент косвенного армирования:

Коэффициент эффективности косвенного армирования:

где

Здесь , т.к. расчёт ведётся в стадии монтажа (переходная расчётная ситуация).

Значение , определяемое по формуле 7.150 [1]

где

Тогда

Для вычисления усилия N_rd2 определяем радиус инерции арматурного стержня диаметром d =16мм

Расчётная длина выпусков арматуры равна длине выпусков арматуры, т.е. lo=l= 30см.

Гибкость выпусков арматуры

Коэффициент продольного изгиба арматуры по табл. 6.16 [2] = 0,904 Усилие, воспринимаемое выпусками арматуры:

Предельная продольная сила, воспринимаемая иезамоноличенным стыком:

n_{rd =} n_rd1 n_rd2

n_rd1 = 1628,97 + 1580,82 = 3209,79 кН> n_sd = 2213,84 кН.

Таким образом, прочность колонны в стыке до замоноличивания намного больше усилий, вызванных нагрузкой даже в стадии эксплуатации. Проверку прочности стыка в стадии эксплуатации можно не производить, т.к. добавится еще прочность замоноличенного бетона.