8.2. Расчет узла опирания ригеля на кирпичную стену

Различные конструкции (панели, балки, перемычки и т. п.) на кладку обычно опираются через слой раствора толщиной не более 15 мм. Кладка при этом работает на местное смятие (сжатие) и рассчитывается по указаниям [22, пп. 4.13–4.17]. Конструктивные требования к участкам кладки, загруженных местными нагрузками, приведены в [22, пп. 6.40–6.43].

При необходимости повышения несущей способности опорного участка кладки при смятии могут применяться следующие конструктивные мероприятия:

• сетчатое армирование опорного участка кладки;

• опорные распределительные плиты;

• распределительные пояса при покрытиях больших пролетов, особенно в зданиях с массовым скоплением людей (кинотеатры, спортзалы и т. п.);

• устройство пилястр;

• комплексные конструкции (железобетонные элементы, забетонированные в кирпичную кладку).

1. Выбираем вид опирания балки на кладку. При краевом опорном давлении балок более 100 кН (см. статический расчет сборного ригеля или главной балки монолитного перекрытия) является обязательной укладка опорных распределительных плит, даже в том случае, если это не требуется по расчету [16, п. 4.14]. При таких нагрузках толщину распределительных плит следует принимать не менее 22 см.

2. Назначаем размеры распределительной плиты в плане:

• толщина – 220 мм;

• ширина (размер плиты в направлении, перпендикулярном толщине стены) – не менее ,

• длина (размер плиты в направлении толщины стены) должна быть больше длины опорного конца балки и принимается либо равной толщине стены ( ), либо для удобства выполнения наружных штукатурных работ на полкирпича меньше ( ), но во всех случаях не менее 120 мм (рис. 18).

Размеры распределительной плиты должны быть такими, чтобы соблюдалось условие

, (29)

где – краевые напряжения под распределительной плитой (рис.18).

Рис. 18. Распределение напряжений под концом балки

а. эпюра напряжений − трапеция ( ); б. то же, треугольник ( )

• При эпюре в виде трапеции (рис.18, а):

(30)

, (31)

здесь (32)

• при эпюре в виде треугольника (рис.18, б):

(33)

здесь (34)

В формулах (29)-(34):

− полезная длина опоры;

− опорная реакция балки;

− ширина опорного участка балки, плиты настила или распределительной плиты под концом балки;

− длина опоры балки;

− угол наклона оси балки на опоре.

− коэффициент постели при смятии кладки под концом балки, определяется для затвердевшей кладки по формуле:

(35)

где − временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию кладки, определяемое по формуле [22, ф. 3].

При определении принимается, что балка опирается на шарнир, расположенный посередине опорного конца. При неразрезных балках промежуточные опоры принимаются расположенными по оси соответствующих столбов или стен.

Для свободно лежащих балок при равномерной нагрузке

, (36)

где − пролет ригеля;

− жесткость ригеля.

, (37)

здесь – коэффициент, зависящий от материала кладки и места приложения нагрузки, для кладки из кирпича . Поскольку в курсовом проекте , также можно принять значение .

3. Формируем расчетную схему узла опирания. Передача нагрузки от конструкции может быть либо непосредственно на опорную распределительную подушку, либо через фиксирующую прокладку. В курсовом проекте принимаем опирание без фиксирующей прокладки.

При расчете сечений кладки, расположенных под распределительной плитой, нагрузка на плиту от установленной от нее балки без фиксирующей прокладки принимается в виде сосредоточенной силы, равной опорной реакции опирающегося на плиту элемента.

Рис. 19. Опирание ригеля на стену через распределительную плиту

Точка приложения силы (рис. 19) принимается на расстоянии , но не более 7 см от внутреннего края плиты. При расчете сосредоточенная сила заменяется нагрузкой, равномерно распределенной по площади смятия, имеющей ширину , равную ширине опорного участка опирающегося на плиту элемента, и длину, равную , где – расстояние от внутреннего края плиты или фиксирующей прокладки до оси приложения нагрузки.

Распределительная плита должна быть рассчитана на местное сжатие, изгиб и скалывание при действии местной нагрузки, приложенной сверху, и реактивного давления кладки снизу.

4. Заменяем железобетонную распределительную плиту поясом кладки, имеющим размеры в плане те же, что и распределительная плита, и высотой , эквивалентной высоте плиты по жесткости.

Высота , м, вычисляется по формуле

, (38)

где – модуль упругости материала распределительного устройства, МПа. Для железобетонных распределительных плит , где – начальный модуль упругости бетона;

– момент инерции распределительного устройства, м⁴;

– модуль деформации кладки, МПа. – модуль упругости кладки, определяется по указаниям [22, п. 3.20];

– размер распределительного устройства в направлении, перпендикулярном направлению распределения нагрузки.

5. Определяем расчетную несущую способность опоры расчетом на местное смятие в соответствии с [22, п. 4.13]

, (39)

где – продольная сжимающая сила от местной нагрузки. В курсовом проекте – опорная реакция сборного ригеля;

– площадь смятия, на которую передается нагрузка. В курсовом проекте принимается равной площади распределительной плиты в плане;

– расчетное сопротивление кладки на смятие, МПа. Определяется по указаниям [22, п. 4.14] по формуле

, (40)

здесь – расчетное сопротивление сжатию кладки, принимается по указаниям [22, п. 3.20];

– коэффициент, определяемый по формуле (37).

При расчете кладки с сетчатым армированием расчетное сопротивление кладки смятию в формуле (39) принимается большим из двух значений: определяемого по формуле (40) для неармированной кладки, или , где – расчетное сопротивление кладки с сетчатым армированием при осевом сжатии, определяемое по [22, формула 27].

– коэффициент, определяемый для кирпичной кладки по формуле .

– коэффициент от местной нагрузки.

При отсутствии распределительных плит при равномерном распределении давления , при треугольной эпюре давления .

При опирании концов балок через распределительные плиты коэффициент полноты эпюры давления определяется перемножением соответствующих коэффициентов в двух взаимно перпендикулярных направлениях [16, п. 4.16]

, (41)

где − коэффициент полноты эпюры давления в направлении вдоль оси опорной плиты, перпендикулярной оси стены

, (42)

− коэффициент полноты эпюры давления в направлении вдоль оси опорной плиты, параллельной оси стены

. (43)

здесь определяется по формулам табл. П.14, поз. 2, − по формулам табл. П.14, поз. 8 [16, табл. 6].

Значения и определяются в зависимости от величины − радиуса влияния местной нагрузки [16, п. 4.20], определяемого по формуле

. (44)

При расчете сечений под распределительным устройством .

Если условие (39) не удовлетворяется, необходимо увеличить размеры распределительной плиты.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

а). Учебно–методическая литература:

1. Алгоритмы для подбора сечений железобетонных элементов: Методические указания для проведения практических занятий. / В.Г. Дубинина. Екатеринбург: УГТУ, 2008. – 28 с.

2. Бедов, А.И., Щепетьева, Т.А. Проектирование каменных и армокаменных конструкций : Учеб. особие. – М. : АСВ, 2002. – 240 с.

3. Железобетонные и каменные конструкции : учеб. для строит. спец. вузов / В. М. Бондаренко [и др.]; под. ред. В. М. Бондаренко. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 2002. – 876 с.

4. Заикин, А. И. Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного промышленного здания (примеры расчета): учеб. пособие. М.: АСВ, 2002. – 192 с.

5. Кузнецов, В. С. Расчет и конструирование стыков и узлов элементов железобетонных конструкций: Учеб. пособие - М. : АСВ, 2002. – 128 с.

6. Монолитное ребристое перекрытие: Методические указания к курсовому проекту / сост. В. Г. Дубинина. – Нижний Тагил : НТИ (ф) УГТУ–УПИ, 2005. – 44 с.

7. Подбор сечений элементов железобетонных конструкций: Методические указания к практическим занятиям / сост. В. Г. Дубинина. – Нижний Тагил : НТИ (ф) УГТУ–УПИ, 2006. – 43 с.

8. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие под ред. А.Б. Голышева – 2-е изд., перераб., дополн. – Киев: Будiвельнык, 1990. – 540 с.

9. Расчет сборных железобетонных предварительно напряженных плит покрытия: Методические указания для выполнения курсового проекта №1. / В.Г.Дубинина. Нижний Тагил: УГТУ, 2000. – 50 с.

б). Нормативная литература

10. ГОСТ 21.101–97. Основные требования к проектной и рабочей документации. – Введ. 1998–04–01. – М. : МНТКС , 1998. – 42 с.

11. ГОСТ 21.501–93. Правила выполнения архитектурно–строительных рабочих чертежей. – Введ. 1994–09–01. – М. : МНТКС , 1996. – 42 с.

12. ГОСТ 14098–91. Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры – Введ. 1992–07–01. – М. : Госкомитет СССР по стр–ву и инвестициям, 1992. – 38 с.

13. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры. (к СНиП 2.03.01-84*) ЦНИИПромзданий : НИИЖБ. – М. : ЦИТП, 1990. – 192 с.

14. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003) – Введены впервые ; Введ. 2004–01–03. – М. : ГУП "НИИЖБ", ФГУП ЦПП, 2004. – 182 с.

15. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84*). в 2–х частях. ЦНИИПромзданий : НИИЖБ. – М. : ЦИТП, 1990. – 192 с.

16. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81); / ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. Введ. 1985–01–08. – М. : ЦИТП Госсторя СССР, 1989. – 152 с.

17. СП 52–101–2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – Введены впервые ; Введ. 2004–01–03. – М. : ГУП "НИИЖБ", ФГУП ЦПП, 2004. – 182 с.

18. СП 52–102–2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. – Введены впервые ; Введ. 2004–05–24. – М. : ГУП "НИИЖБ", ФГУП ЦПП, 2004. – 182 с.

19. СНиП 2.01.07–85*. Нагрузки и воздействия. – Введ. 1987–01–01. – М.: ООО «Техкнига-сервис» , 2000. – 44 с.

20. СНиП 2.03.01–84*. Бетонные и железобетонные конструкции. – Введ. 1986–01–01. – М. : ООО «Техкнига-сервис» , 2000. – 80 с.

21. СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – Взамен СНиП 2.03.01–84* ; введ. 2003–01–03 (отказано в госрегистрации). – М. : ФГУП ЦПП, 2003. – 25 с.

22. СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования. – Введ. 1983–01–01. – М. : ГУП ЦПП , 1999. – 40 с.

приложения

Таблица П.1