7.5 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:

(7.11)

(7.12)

. (7.13)

На участках с значенияпостоянны 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 Æ25 S500 и одним стержнем Æ25 S500. Один стержень Æ25 S500 обрываем в пролёте. Заводим на длину от места их теоретического обрыва. Два стержняÆ25 S500 доводим до обеих опор. Вычислим изгибающие моменты, воспринимаемые этими стержнями:

2Ø25:

1Ø25:

>

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

2Ø12:

В подрезке

2Ø12:

Результаты расчетов сводим в таблицу 7.2

Таблица 7.2- Вычисление ординат эпюры материалов для продольной арматуры

⌀ 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⌀25	568	981	417	0,417	0,79	199,45
1⌀25	568	491	417	0,208	0,913	105,37
Верхняя арматура в пролете
2⌀12	568	226	435	0,1	0,958	51,6
Нижняя арматура на опоре
2⌀12	185	226	435	0,307	0,872	15,86
Верхняя арматура на опоре
2⌀12	185	226	435	0,307	0,872	15,86

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. 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 25 мм из стали S500.

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 =1748,91кН.

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:

, (8.1)

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

А_c0 - площадь смятия, принимаемая равной площади центрирующей про­кладки.

- коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;

A_s,tot - площадь сечения всех выпусков арматуры;

-приведенная призменная прочность бетона.

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

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

; (8.2)

.

Центрирующую прокладку в торцах колонн на­значаем толщиной 2 см, а размеры в плане: центрирующей прокладки - 6×6см, что не превышает 1/4 ширины колонны.

За площадь сечения а_со принимаем площадь распределительного листа, ,т.е. A_с0 = 17,5×17,5 = 306,25 см².

Принимаем A_с1 = A_eff = 460см² .

Коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии:

(8.3)

k_f- коэффициент принимается по табл. 7.6 [1], для элементов с косвенным армированием k_f = 1,0.

Сварные сетки конструируем из проволоки Æ5 S500 с f_yd=417 МПа и

А_sx = А_sy= 19,63см². Размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм, не более 1/4b_к 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 - 26,0 см, коротких - 8 см.

Коэффициент косвенного армирования:

(8.4)

Коэффициент эффективности косвенного армирования:

(8.5)

(8.6)

где

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

Значение , определяемое по формуле 7.150 [1]

(8.7)

где

Тогда

Для вычисления усилия N_rd2 определяем радиус инерции арматурного стержня диаметром d =25мм.

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] = 0,812. Усилие, воспринимаемое выпусками арматуры:

; (8.8)

.

Предельная продольная сила, воспринимаемая незамоноличенным стыком:

N_{rd =} N_rd+ N_rd2; (8.9)

N_rd = 1047,7 + 1454,6= 2502,3 кН> N_sd = 1748,91 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.

1 - арматурные выпуски; 2- бетон замоноличивания в подрезках; 3 - центрирующая прокладка; 4 - сетки косвенного армирования; 5 - ванная сварка.

Рисунок 8.1- Жесткий стык сборных колонн с ванной сваркой арматурных выпусков при четырех угловых арматурных выпусках.

Список литературы.

1.СНБ 5.03.01-02. Бетонные и железобетонные конструкции. Минск, Минсктройархитектуры РБ, 2003.

2. СНБ 5.03.01-02. Бетонные и железобетонные конструкции. Изменения №1. Минск, Минскстройархитектуры РБ, 2004.

3. Бондаренко В.М., Суворкин Д.Т. Железобетонные и каменные канструкции. М. Высшая школа. 1987.

4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М. 1986.

5. Проектирование железобетонных конструкций. Киев. Будивельник. 1985.

6. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения (к СНиП 2.03.01-84). М, 1985.

7. Голышев А.Б., Бачинский В. и др. Проектирование железобетонных конструкций. К.,1985.

8. ГОСТ 21.503-80. Железобетонные и бетонные конструкции. Рабочие чертежи. М.1981.

69