4.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕРАЗРЕЗНОГО РИГЕЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ
4.2.1. Расчетные пролеты и расчетная схема ригеля
В курсовом проекте следует запроектировать неразрезной двухили трехпролетный ригель, в зависимости от ширины здания, с пролетами 6 ÷ 7.5м.
Статическая расчетная схема ригеля приведена на рис. 5.1.
Расчетный пролет lo1 в крайнем пролете равен расстоянию от оси крайней колонны до места приложения равнодействующей опорной реакции ригеля RA на стене, то есть:
lo1 = l1 - а + 0,33C;
где: l1 – координационное значение крайнего пролета ригеля (рис. 4.5);
|
C ³ 200мм – длина опирания ригеля на стену; |
а - привязка оси в стене. |
||||||||||||||||||||
|
В среднем |
пролете |
расчетный пролет lо2 = l2, |
где l2 – координационное значение |
||||||||||||||||||
среднего пролета (рис. 4.5). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Для двухпролетного ригеля lо1 = lо2 = l1 - а + 0,33C. |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
50¸30мм |
50¸30мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
c≥200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
c≥200 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c/3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c/3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
l01 |
|
|
|
l02 |
|
|
|
l01 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a=200мм |
|
|||||
|
a=200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l1 |
|
||||||||||
|
l1 |
|
|
|
l2 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l01 |
|
l02 |
|
l01 |
|
|
|
|
|
Рис. 4.5. К выбору статической расчетной схемы ригеля перекрытия.
4.2.2. Расчет нагрузки на ригель
Полная нагрузка на ригель «q» состоит из постоянной и временной частей, то есть составляет: q = g + p, кН/м.
При этом нагрузка на ригель передается с участка перекрытия, ширина которого
равняется шагу ригелей Lпл (рис. 2.1). |
|
Равномерно распределенная нагрузка, которая |
передается на1 пог. м ригеля, |
вычисляется как : |
|
- полная расчетная нагрузка: |
|
q = q1∙Lпл + γg∙b ·h ·ρжб, |
кН/пог.м; |
33
- временная расчетная нагрузка :
p = γf∙ ·pn∙ Lпл , |
кН/пог.м; |
|
- постоянная расчетная нагрузка : |
|
|
g = q – p, |
кН/пог.м |
|
где: |
на 1 м2 плиты |
|
q1 – полная расчетная нагрузка(кН/м2) |
перекрытия по табл. 3.1 |
|
методуказаний; |
|
|
pn – нормативная полезная нагрузка на 1 м2 перекрытия (по заданию); |
||
γg, γf – коэффициенты надежности по нагрузке (γg = 1.1; |
γf = 1.2); |
|
ρжб – плотность железобетона (γжб = 25 кН/м3);
b, h – размеры сечения ригеля(м), принятые при компоновке перекрытия в . п2
методуказаний. |
|
|
4.2.3. Статический расчет ригеля |
|
|
Цель расчета – определить расчетные |
усилия M и Q для пролетных и |
опорных |
сечений ригеля. |
|
|
Значение изгибающих моментов M и |
поперечных сил Q в неразрезном |
ригеле |
следует определять отдельно от постоянной и временной нагрузок. При этом следует рассмотреть такие схемы загружения ригеля (рис. 4.6):
схема 1 – одновременное загружение всех пролетов равномерно распределенной постоянной нагрузкой “g”;
другие схемы (2, 3, 4, 5) - это возможные варианты расположения временной нагрузки “p”, а именно: через пролет, в двух смежных пролетах и дальше через пролет. На рис. 4.6 для трехпролетного ригеля приведены схемы расположения временной нагрузки, которые следует учесть в курсовом проекте.
Усилия M и Q для каждой схемы загружения могут быть найдены любым методом строительной механики, либо с использованием таблиц для равнопролетных балок[3, прилож. 10], либо с использованием программных комплексов SCAD, ЛИРА и др..
При этом для каждого пролета достаточно вычислять три значения моментов– два для опор, один – максимальный пролетный. Последний в крайних пролетах находится на расстоянии ≈ (0.37÷0.42)×lo1 от шарнирной опоры, а в средних пролетах – посредине (рис. 4.6-б).
После расчета M и Q для каждой рассмотренной схемы нужно определить усилия от одновременного действия постоянной нагрузки (схема 1) и каждой из схем временной нагрузки, то есть подсчитать усилия для вариантов 1+2, 1+3, 1+4 ,1+5 нагружений (рис. 4.6).
Полученные эпюры усилий M и Q необходимо начертить на одной оси неразрезного ригеля (рис. 4.6 – б).
Проектирование железобетонного ригеля необходимо выполнить с учетом перераспределения усилий, которое происходит за счет образования шарниров пластичности.
Понятие шарнира пластичности, сущность расчета статически неопределенных конструкций с учетом перераспределения усилий и преимущества таких конструкций– см. в [2, с. 292÷296].
34
А
Рис. 4.6. К статическому расчету ригеля:
а– схемы загружения (1÷5); б – эпюры изгибающих моментов по “упругому” расчету;
в- дополнительная (выравнивающая) эпюра моментов для схемы (1+4); г – огибающая эпюра моментов с учетом выравнивания; д – огибающая эпюра поперечных сил;
“g” – расчетная постоянная нагрузка; “p” – то же, временная.
35
4.2.4. Выбор материалов для ригеля
Класс тяжелого бетона по прочности на сжатие для ригеля следует принимать в пределах В15÷В30 в зависимости от полезной нагрузки на перекрытии и размеров грузовой площади для ригеля.
Для продольной арматуры ригеля принимать арматурную сталь класса А-III либо A-II;
для поперечной – A-I, A-III; для монтажной (конструктивной) арматуры – A-I, Вр-I.
Выписать из Норм[1] значения расчетных сопротивлений для принятых классов бетона и арматуры, которые будут использованы в расчетах, а именно:
-для бетона: Rb, Rbt, коэффициент gb2 из [1, табл. 3.15] (значения Rb и Rbt должны быть записаны с учетом коэф. gb2, то есть быть умноженными на gb2 и выражены в КПа);
-для продольной арматуры: Rs (кПа), [1, табл.22];
-для поперечной арматуры: Rsw (кПа), [1, табл.22].
4.2.5. Проверка достаточности размеров сечения ригеля
Принятые предварительно (при компоновке перекрытия) размеры сечения ригеля b·h (см. разд. 2) должны быть проверены на восприятие максимальных расчетных усилий Mmax и Qmax из условий прочности.
Этот расчет следует выполнять по алгоритму, приведенному в табл. 3.3. При этом
отрицательный |
момент MВграни (его следует вычислять для всех схем загружения– 1+2, |
|
1+3, 1+4, 1+5), который действует по грани колонны, вычисляется по формуле: |
||
|
|
MВ грани = MВ – Qb,min соотв ×0,5∙hкол , |
где |
MВ |
- абсолютное значение отрицательного момента на “опореВ” для |
соответствующей эпюры моментов; |
||
Qb,min соотв – наименьшее по абсолютному значению поперечное усилие на опоре |
||
“В” (слева |
или |
справа от нее), соответствующее той же схеме загружения, для которой |
принят момент MВ;
hкол – размер сечения колонны, который предварительно принимается 300÷400мм. Для дальнейших расчетов сечения ригеля и подбора продольной рабочей арматуры
на опоре следует принять максимальный по абсолютному значению момент MВграни. |
|
||
4.2.6. Расчет продольной арматуры ригеля |
|
|
|
Цель расчета – назначить продольную рабочую арматуру в сечениях ригеля. |
|
||
Требуемую площадь рабочей арматурыA |
треб следует определять |
из |
условия |
|
s |
|
|
прочности нормальных сечений на действие изгибающих моментовМ. При |
этом |
расчет |
|
ведется как для прямоугольных сечений с одиночным армированием. |
|
|
|
Расчетные сечения для подсчета As треб. следует принимать из объемлющей эпюры в местах действия максимальных положительных и отрицательных моментов в пределах каждого пролета. Например, для трехпролетного ригеля это будут сечения, в которых
действуют моменты: МI , MII , MBграни, MII' (рис. 4.6-г); |
для двухпролетного – МI , MBграни. |
|
треб |
ригеля следует выполнять по |
|
Расчет площади продольной арматурыAs |
|
|
алгоритму табл. 3.4, начиная с п. 2.
Кр – 1
|
|
факт |
h |
|
|
h |
|
|
|
0 |
|
|
2 |
|
|
|
d c |
|
|
|
|
s |
|
|
|
a |
|
|
в |
1 |
|
b ≤ 150 |
a d |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
факт |
h |
|
|
|
0 |
|
Кр – 1 |
|
|
h |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
d |
c |
|
|
|
|
s |
|
1 |
|
|
a |
|
|
в |
d |
|
|
|
|
a |
|
|
|
b ≥150 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Кр – 2
|
|
факт |
0 |
h |
Кр – 1 |
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
d |
c |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
в |
1 |
s |
|
|
a |
d |
a |
|
|
b ≥350 |
|
|
|
С ≥ dmax; С ≥ 25 мм
aв ≥ d1; aв ≥ 20 мм
Рис. 4.7. Расположение каркасов в сечении балок в зависимости от их ширины «b»:
Кр-1, Кр-2 - плоские сварные каркасы; поз. 1 - соединительный стержень; «аb» – защитный слой бетона для рабочей продольной арматуры балки; “с” – нормативный просвет между продольными стержнями; «ho,iфакт.» – фактическая рабочая высота
сечения с учетом принятой арматуры и требований Норм к значениям «аb»и «с».
Примечание. Показано минимальное количество каркасов в зависимости от ширины балок.
37