Для ребристых панелей ребрами вверх продольные ребра рассчитываются как изгибаемые элементы прямоугольного поперечного сечения при ширине b, равной суммарной ширине продольных ребер. Полка в нижней зоне - толщиной 25-30 мм, армируется сварной сеткой с рабочими стержнями поперечного направления, рассчитанными на местный изгиб в пролете, равном расстоянию между продольными ребрами. Изгибающие моменты в пролете и на опорах определяются

от монтажной нагрузки v=1.5 кН/м2 и собственной массы плиты g = 0.75 кН/м2:

M= - = ( +16) 2. (21)

На чертежах плиты должны быть представлены: расчетная схема, опалубочные чертежи с необходимыми размерами на плане и разрезах, схема армирования с изображением армируемого контура, с маркировкой и привязкой арматурных изделий, с указанием сечений арматурных стержней. На схемах армирования должна бать указана толщина защитного слоя. Для сгибаемых сеток или каркасов, на чертежах арматурных изделий наносят линии сгибов и изображают вид изделия после сгиба.

2.3.Расчет и конструирование ригеля

Врамках учебного проекта рассматривается здание с полным каркасом при жестком сопряжении ригеля с колоннами. Многоэтажная и многопролетная рама с равными пролетами и однообразной нагрузкой имеет в деформированном состоянии примерно равные углы поворота узлов, расположенных на одной вертикали. При этом в колоннах в серединах высоты этажей изгибающие моменты в колоннах близки к нулю. На этом основании многоэтажная рама здания (рис. 7) при расчете может разделяться на одноэтажные с высотой стоек, равной половине высоты этажей с шарнирным опиранием. Расчету подлежат три типа одноэтажных рам: I) верхнего этажа, 2) промежуточных этажей 3) первого этажа (рис. 8). При числе пролетов рамы более трех ее заменяют трехпролетной.

Вкурсовом проекте требуется запроектировать ригель рамы средних этажей. Для проектируемого ригеля необходимо получить объемлющую эпюру моментов. Расчетным пролетом ригеля рамы является расстояние между осями колони. Нагрузка на ригель определяется в табличной форме, аналогичной табл. 2, в зависимости от интенсивности равномерно распределенной нагрузки на 1 м2 перекрытия и расстояния между осями ригелей. Учитывается нагрузка от собственной массы ригеля. Для этого необходимо назначить размеры поперечного сечения ригеля: h=(1/10...1/15)l и b=(0,8...0,4)h.

19

Если в перекрытии применяются ребристые панели, то сосредоточенная нагрузка в местах опирания ребер приводится к эквивалентной равномерно распределенной (рис. 9):

(22)

Рис. 9.

Постоянная и временная нагрузка на ригель рассматривается в таких сочетаниях, при которых возможны наибольшие и наименьшие изгибающие моменты для пролетных и опорных сечений. С этой целью к постоянной нагрузке, действующей во всех пролетах, добавляется временная нагрузка, расположенная либо только в нечетных пролетах, либо только в четных пролетах, либо в двух смежных пролетах, а далее - через пролет. В результате расчета от таких поочередных нагружений ригеля, получают максимальные изгибающие моменты в серединах пролетов, нагруженных временной нагрузкой и минимальные - в незагруженных временной нагрузкой пролетах. Максимальные опорные моменты получаются при расположении временной нагрузки в пролетах, примыкающих к этой опоре.

коэффициенты приведены в прил. 11 [7]. Пролетные моменты получают, подвешивая к суммарным ординатам опорных моментов параболическую эпюру моментов простой балки, нагруженной либо полной нагрузкой, либо только постоянной

(рис. 10 а, б).

Учитывая, что расчет осуществлен по упругой стадии и что в статически неопределимых изгибаемых железобетонных элементах применим принцип перераспределения усилий, наибольший по величине опорный момент уменьшают. Такое перераспределение усилий осуществляется суммированием параболической

пролетах ординаты линейной эпюры меняются по знаку, переходя через ноль в фокусных точках ригеля (рис. 10 в). В результате сложения ординаты эпюры моментов Мвыр совпадут с ординатами эпюр M1+2 в первом и М 1+3 во втором пролетах (рис. 10 г). Завершая статический расчет ригеля, необходимо по эпюре моментов определить поперечные силы у опор, составляя уравнения равновесия сил в вырезанном пролете ригеля при известных опорных моментах, нагрузке в пролете и неизвестных Q. Опорными расчетными сечениями ригеля являются сечения у боковых граней колонн. Величины нагибающих моментов для этих сече-

Высоту сечения колонны в плоскости рамы назначают равной 400 мм. От полученных ординат граневых моментов к середине пролетов по кривым с наибольшим отклонением от нулевой линии отслеживают значения ординат объемлющей эпюры моментов отрицательного и положительного знаков (рис.10 г).

Ригель проектируется из сборных элементов, длина которых ограничивается расстоянием между боковыми гранями колонн с учетом зазоров 50 мм между торцами ригеля и колоннами для замоноличивания бетоном. По наибольшему изгибающему моменту объемлющей эпюры уточняют размеры поперечного сечения ригеля, как это делалось для второстепенной балки. Поперечное сечение ригеля при этом считают прямоугольным. Необходимые боковые полки для опирания панелей назначают конструктивно из условия необходимой длины опирания 100 мм и зазора 20 мм между торцом панели и ригелем. Высоту полок у края назначают равной 100 мм. Для нижней полки, ограниченной снизу общей гранью с ригелем, высота полки по грани ригеля равна разности между высотой ригеля и высотой панели.

21

а) вспомогательные эпюры М в простой балке; б) эпюры М в ригеле от сочетаний g и v и

от сочетаний v; в) выравнивающая эпюра М, суммируемая с М1+4; г) объемлющая эпюра М для ригеля, полученная после выравнивания

Рис. 10. Эпюры моментов

Из условия прочности нормальных сечений, размеры которых установлены, определяют требуемую рабочую арматуру для нижней зоны сечения ригеля в пролете по максимальному моменту положительного знака и верхнюю рабочую арматуру по моменту у граней колонн. Количество принимаемых стержней для верхней рабочей арматуры - не более трех. В нижней зоне целесообразно принять четное число стержней. Эти стержни входят в состав плоских каркасов, устанавливаемых в ригеле в количестве двух при ширине ригеля от 150 до 350 мм. При ширине более 360 мм ставят три плоских каркаса.

Конструирование каркасов осуществляют, соблюдая правила построения эпюры арматуры (эпюры материалов).

Поперечная арматура в каркасах ригеля устанавливается с шагом, определяемым согласно требованиям п.10.3.11-10.3.13 [1]. Диаметр поперечных стержней dw назначается из условия свариваемости с продольной рабочей арматурой принятого диаметра d: dw>0.25d.

Используя назначенные параметры поперечного армирования, проверяют прочность наклонных сечений ригеля. Расчет ведется в той же последовательности, что и для второстепенной балки. В приопорной части ригеля на участке длиной 0,25l, соблюдают проверенный расчетом шаг поперечных стержней, на ос-

22

тальной части пролета≤шаг поперечных≤ стержней может быть увеличен с соблюдением ограничения s 3/4h и s 500 мм.

Плоские сварные каркасы конструируют, объединяя контактной сваркой поперечные стержни с рабочей продольной арматурой внизу и с монтажными стержнями диаметром 10 мм вверху. На участках выпусков верхней рабочей арматуры высота ригеля уменьшается подрезками на 100 мм. Монтажные стержни доводят до начала подрезок, а в зоне подрезок устанавливают дополнительные монтажные стержни, снизив их на 100 мм по отношению к первым. Соответственно, на участке подрезок укорачивают и поперечные стержни (рис. 11).

Верхняя рабочая арматура ригеля в том случае, когда она принята в количестве двух стержней, припаривается к вертикальным плоским каркасам, замещая собой монтажные стержни на той части длины, где она устанавливается. Выпускаемые концы ее в зоне подрезок оставляют свободными. В том случае, когда для восприятия отрицательных моментов у опор принято три рабочих стержня, их целесообразно объединить в отдельный плоский каркас, устанавливаемый в горизонтальном положении между вертикальными каркасами.

Боковые полки ригеля армируются по контуру стержнями диаметром 5 - 6 мм, которые в местах сгиба у края полки объединяются продольными монтажными стержнями диаметром 10 мм в сварной каркас. Шаг контурных стержней - не более 200 мм. Расположенные у верхней грани полки горизонтальные участки контурных стержней являются рабочими и для анкеровки продляются за боковую грань ригеля на 20-25d.

В случае ригеля таврового поперечного сечения с полкой поверху у верхней грани полки устанавливается горизонтально сварной каркас. В этом каркасе продольные стержни у краев полки являются монтажными и принимаются диаметром 10 мм. Поперечные горизонтальные стержни, отгибаемые у краев полки под прямым утлом вниз, служат рабочей арматурой для полки и располагаются с шагом не более 200 мм, диаметр их может быть принят 5 - 6 мм или по расчету на изгиб свеса полки от опорного давления панелей перекрытия.

Выполняется конструирование стыков ригелей с колоннами. В них надлежит обеспечить восприятие опорных моментов и поперечных сил. Для восприятия момента выпуски верхней рабочей арматуры ригеля соединяются ванной сваркой со стержнями того же диаметра, пропускаемыми через колонну в следующий пролет или заделанными в колонне на крайней опоре. Зазор между торцом ригеля и колонной замоноличивается бетоном того же класса по прочности на сжатие, что и класс бетона ригеля. Ширина зазора для обеспечения уплотнения бетона замоноличивания должна быть не менее 50 мм. Опирание ригеля на консоль колонны проверяют расчетом прочности на действие поперечной силы. Проверяется длина опирания ригеля и консоль колонны согласно условиям прочности (11.17), (11.19), (11.21) приведенным в [7]. Возможно применение бесконсольного стыка ригеля с

23

колонной, где поперечная сила воспринимается шпонками, устраиваемыми в торце ригеля и боковой грани колонны. Расчет такого стыка на действие Q осуществляют по условиям прочности бетона замоноличивания на сжатие и срез, исходя из глубины, высоты, длины и числа принимаемых шпонок, согласно условиям прочности (10.8), (10.9) приведенным [7]. На соответствующем листе чертежа необходимо представить расчетную схему ригеля, чертежи одной отправочной марки ригеля (рис. 11), чертеж стыка ригеля с колонной в двух проекциях. Рабочие чертежи ригеля включают: опалубочные чертежи с изображением бокового вида и поперечного сечения, схемы армирования, включающей привязку контуров или поперечных сечений каркасов и сеток к опалубочным габаритам изделия, чертежи арматурных изделий. Для сгибаемых сеток или каркасов дается чертеж, поясняющий схему сгиба.

В проектируемом каркасе здания средние колонны более нагружены, чем крайние. В рамках учебного проектирования предлагается выполнить расчет и конструирование средней колонны первого этажа. Здание без подвала, колонны первого этажа считаются защемленными в фундаментах. В нижнем сечении их изгибающий момент может быть принят величиной 0,5 от величины момента, появляющегося в верхнем узле этажа. Для средней колонны изгибающий момент во з- можен при одностороннем нагружении временной нагрузкой ригеля в примыкающих к ней пролетах, а также от ветровой нагрузки. Знаки изгибающих моментов изменятся на противоположные при изменении положения временной нагрузки в примыкающих пролетах и при изменении направления ветровой нагрузки. По этим соображениям армирование колонны должно быть принято симметричным. Не учитывая в расчетах ветровую нагрузку, величину расчетного эксцентриситета продольной сжимающей силы е0 = M/N при малом значении М и большом N п о- дучим незначительную, не более величины случайного эксцентриситета, равного 1/30 размера сечения колонны или 1/600 длины колонны но не менее 1 см. Для статически неопределимых конструкций эксцентриситет принимается из статического расчета конструкции, но не менее случайного е0. На этом основании в расчете может быть принят случайный эксцентриситет.

Для расчетов, необходимо определить продольную сжимающую силу для колонны первого этажа, выделив из общей величины ее длительно действующую часть. По известным опорным реакциям ригеля расчетную сжимающую силу в колонне первого этажа определяют, суммируя опорные реакции в уровне каждого перекрытия, добавляя к этому постоянную нагрузку от собственной массы колонны и нагрузку от чердачного перекрытия, величина которой на 1 м2 определена заданием. Длительную нагрузку подучают, вычитая из полной нагрузки кратковременную, которая в перекрытиях на 1м2 указана в задании, а для нагрузки от чердачного перекрытия и покрытия определяется в зависимости от кратковременной снеговой нагрузки для заданного района строительства.

24

Рис. 11. Стык ригеля с колонной в двух проекциях

Принимая размеры поперечного сечения колонны, например 400x400 мм, и

назначив расстояние а и а` от оси арматуры до наружной грани, проверяем колонну по условию прочности:

Значение η определяется с учетом требований п.8.1.17 [1]. Величина критической силы Nсr для колонны находится в зависимости от площади поперечного сечения арматуры, которая является искомой величиной. Поэтому расчет выполняется методом последовательного приближения+. В᾽ первом= 0 приближении назначают μ=(As +As’)/bh0 = 0.01...0.02, получают и вычисляют Ncr, η

и e.

Определив расчетом A`s и по условию симметричности армирования As=A`s вычисляют расчетное значение коэффициента μ, которое сравнивается с принятым для определения Ncr. Если разница между ними более 5%, коэффициент армирования уточняют, расчетные циклы повторяются, пока коэффициент армирования μ не окажется достаточно близким к принятому в начале цикла при расчете Ncr к окончательному, соответствующему площади сечения арматуры As +A`s. Если при расчете площадь сечения арматуры A`s окажется отрицательной величиной, то она по расчету не требуется. При этом следует уменьшить размеры сечения колонны и повторить расчет. Допускается в этом случае, не меняя сечение, рабочую арматуру принять конструктивно, по минимальному коэффициенту армирования в соответствии с требованиями п. 10.3.6 [1] и не менее четырех стержней диаметром 12 мм. В колоннах сечением до 400x400 мм достаточно принять четыре продольных рабочих стержня, располагая их в углах сечения с защитным слоем не менее 20 мм и не менее принятого диаметра арматуры. При больших размерах сечения необходимо устанавливать промежуточные стержни у боковых граней колонны с таким условием, чтобы расстояние между продольными стержнями было не более 400 мм в соответствии с указаниями п. 10.3.6 [1]. Для обеспечения устойчивости сжатой арматуры требуется её закрепление в двух направлениях поперечными стержнями, охватывающими продольные стержни с наружной стороны с шагом не более 15d и не более 500 мм в соответствии с указаниями п. 10.3.14 [1]. Диаметр поперечных стержней по отношению к диаметру d продольных стержней в сварных каркасах должен приниматься из условия dw ≥ 0,25d. Диаметр хомутов в вязаных каркасах принимается не менее 0,25d и не менее 5 мм. Из принятых арматурных стержней конструируют плоские или пространственные каркасы. Промежуточные стержни дополнительно закрепляют поперечной арматурой в соответствии с требованиями п. 10.3.15 [1].

Для выполнения чертежей колонны сначала определяют высоту сборного элемента. При поэтажной разрезке колонн длина нижнего элемента принимается с учетом заглубления в фундаменте и уровня стыка над перекрытием, примерно 600 мм. На листе чертежа приводят: боковой вид и поперечные сечения колонны по её опалубочным размерам, схему армирования колонны на боковом виде и в сечениях с необходимой информацией о расположении арматурных стержней в габаритах опалубки. Приводится маркировка арматурных изделий с привязкой к опалубочным размерам, чертежи арматурных изделий с обозначением позиций стерж-

26