1.Исходные данные

Здание многоэтажное промышленное II уровня ответственности, отапливаемое с плоской кровлей; относительная влажность воздуха помещений не выше 75%. Размеры здания в плане (в осях): ширина L₁=23,2м, длина L₂ =33м. Сетка колонн l₁xl₂=5,8x6,6м. Количество этажей n=5. Высота этажа H_st=6м. Здание с неполным каркасом (наружные несущие конструкции – кирпичные стены, внутренние – железобетонные колонны и ригели) и железобетонными сборными замоноличенными перекрытиями (тип А). Стены толщиной 510 мм – сплошные I группы кладки. Бетон ригелей и колонн - класса В15. Продольная рабочая арматура – класса А300.

Место строительства – г.Казань. Полное значение нормативной временной (полезной) нагрузки на междуэтажные перекрытия p_n=17кН/м², которая по своему характеру является статической. Длительная составляющая часть временной нагрузки составляет 60% от ее полного значения. Толщина бетонного пола 40 мм при средней плотности бетона 1600 кг/м.

2. Предварительные размеры поперечного сечения элементов и расчетные сопротивления материалов

Размеры сечения определяются расчетом. Однако сначала для определения нагрузки от собственного веса элементов и значений расчетных пролетов необходимо предварительно задаться как размерами поперечного сечения балок (ригелей), так и глубиной их опирания на стену.

Рекомендуемые размеры сечения ригеля: высота h=(0,07…0,10)l₁= 0,1×5400=540 мм. Так как высота принимается кратной 50 или 100 мм при h≤600 мм или h>600 мм, то высоту принимаем равной 0.7м. Ширина b=(0,3…0,5)h=0,4×550 = 0.25м . Так как ширина принимается с округлением до размеров 150, 180, 200, 220, 250 мм и далее кратной 50 мм, то принимаем её равной 0.25 м. Сечение ригеля принимаем равным h=0.7м, b=0.25 м.

Глубина опирания ригеля на стену и консоли колонны принимается 300 мм. Колонну принимаем квадратного сечения со стороной 300 мм.

Согласно 5.2.3. [1], для определения расчетных сопротивлений бетона R_b и R_bt необходимо установить значение коэффициента условий работы бетонаγ_b1, учитывающего влияние характера (длительность действия) нагрузки и условий окружающей среды (влажность). В соответствии с 5.1.10.а [2] при продолжительном (длительном) действии нагрузки коэффициент γ_b1=0,9. При этом значение γ_b1 бетону В15 соответствует (с округлением) R_b=7,7 МПа и R_bt=0,67 МПа (табл. 5.2 [2] или прил. 2 МУ).

Согласно 5.2.6 и табл. 5. 8. [2] (см. так же прил. 3 МУ), продольной арматуре класса А300 соответствуют расчетные значения сопротивления растяжению и сжатию продольной арматуры R_s=R_sc=270 МПа, растяжению поперечной арматуры – R_sw=215 МПа. В соответствии с 5.2.1. [2] модуль упругости арматурной стали принимается одинаковым при растяжении и сжатии и составляет E_s = 200 000 МПа.

3. Расчет неразрезного ригеля

3.1. Статический расчет

Ригель является элементом рамы, однако при свободном опирании его концов на наружные стены и равных пролетах его рассчитывают как неразрезную балку (11.2.3 [7]). C этих позиций рассматриваемый ригель представляет собой 4-пролётную неразрезную балку (рис. 2 а, МУ).

Расчетные значения длины крайних l₀₁ и промежуточных l₀₂ пролетов отличаются от номинальных (расстояния между буквенными разбивочными осями, т.е. шага колонн в поперечном направлении l₁), что обусловлено характером опирания ригелей на стены и колонны. Определяем численные значения расчетных пролетов: l₀₁=5250мм; l₀₂=4800мм.

Расчетные значения постоянных и временных нагрузок определяются по их нормативным значениям умножением последних на коэффициенты надежности и ответственности γ_n и по нагрузке γ_f. Согласно п.2 прил. 7 [4] для здания II уровня ответственности γ_n=0,95. Согласно 2.2 [4], для веса строительных конструкций: γ_f =1,1 – для железобетонных плит и ригеля; γ_f=1,3 для пола (со средней плотностью бетона 1600 кг/м³ и менее), изготовленного на строительной площадке. Для временной (полезной) нагрузки, равномерно распределенной при её полном нормативном значении 2,0 кПа (200 кг/м²=2,0 кН/ м²) и более, γ_f =1,2 (3.7 [4]).

Нагрузка от ребристых плит (при их количестве в пролете не менее 4) считается равномерно распределенной по длине ригеля.

Интенсивность равномерно распределенных нагрузок на ригель определяется по грузовой площади, с которой они передаются на 1м длины ригеля (т.н. погонный метр), равной 1м×l₂ (рис. 1, МУ). _.Подсчет приведен в таблице 1, в которой для удобства не указаны постоянные множители к нормативным значениям всех видов нагрузки γ_n=0,95 и l₂=6,6.

Таблица 1

Вычисление нагрузки на 1 пог. м ригеля

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки, кН		γf	Расчетная нагрузка на 1 пог.м ригеля, кН/м
	на 1м2 площади	на 1 пог. м ригеля
1	2	3	4	5
1. Постоянная 1.1 Вес пола толщиной t=30 мм при средней плотности бетона ρ=16 кН/м3	0,64	3,712	1,3	4,82
1.2 Вес ж/б плит перекрытия с ребрами вниз	1,31	7,6	1,1	8,35
1.3 Собственный вес ж/б ригеля при h=0,8 м; b=0,3 м; ρ=25 кН/м3	–	6	1,1	6,6
Итого постоянная g	–	17,312	–	19,777
2. Временная p	17	98,6	1,2	118,32
3. Полная q=g+p	–	115,912	–	138,097