6.4.9. Определение длины заделки стержней рабочей арматуры за места теоретического обрыва

В целях экономии арматурной стали часть продольных стержней обрываем согласно изменению огибающей эпюры моментов. Сечение ригеля, в котором отдельные растянутые стержни не нужны, называют местом теоретического обрыва. Обрываемые стержни заводят за место теоретического обрыва на длину заделки ώ, определяемую по формуле ώ = (Q/(2RSW·Asw))·s+5d ≥20d, где d - диаметр обрываемого стержня п.3.5.4 [10].

Площадь поперечной арматуры 2Ø8 А-I.

Аsώ =2·Asw =2·0,503=1,01 см2 ;

ώ1 =(Q/(2Rsw ·Asώ ))·S+5d=(160·10/2·175·1,01) ·5+5·2,8=36,6см; ώ1 =20d=20·2,8=56 см;

ώ2 =(150 ·10/(2·175·1,01))·5+5·2,8=35,2 см; ώ2 =20·2,8=56 см; ώ3 =(120·10/(2·175·1,01)) ·5+5·2,5=29,5см; ώ3 =20·2,5=50 см;

ώ4 =(60·10/(2·175·1,01)) ·5+5·2,5=21,0см; ώ4 =20·2,5=50 см.

ώ5 =(120·10/(2·175·1,01)) ·5+5·2,2=28,0см; ώ5 =20·2,2=44 см.

Принимаем большее из полученных выражений. Построение эпюры материалов и конструирование ригеля показано на рис. 7.

6.4.10. Проектирование опорного стыка

Стыки ригелей размещают вблизи опор, непосредственно у боковой грани колонны или над колонной. Действующий в стыках ригелей момент вызывает растяжение верхней части и сжатие нижней (рис. 8, а). В стыковых сопряжени- ях ригель может опираться на выпущенную из колонны железобетонную консоль, на оголовок колонны или съемный стальной столик, устанавливаемый на время монтажа (рис. 8, в).

Растягивающее усилие в верхней части ригеля во всех стыках восприни- мается соединительными стержнями, приваренными на монтаже к стальным закладным деталям или к выпускам арматуры ригеля (рис. 8, а, в), и стальными закладными деталями колонны и ригеля (рис. 8, б).

В верхней части стыка (рис. 8, а, в) выпуски арматуры из колонны могут соединяться также с выпусками арматуры ригеля на ванной сварке.

Сжимающее усилие в нижней части ригеля может передаваться через мон- тажные сварные швы между стальными закладными деталями ригеля и консоли (рис. 8, а, б) или через обетонировку полости стыка (рис. 8, в).

42

Стыки с консолями или бесконсольные путем опирания ригелей на оголовок колонны воспринимают значительные моменты и поперечные силы при больших временных нагрузках (≥10000 Н/м2) на перекрытиях (рис. 8, а, в).

Скрытые стыки на консолях (с подрезкой торца ригеля) усложняют конструирование, т.к. требуют усиления арматуры входящего угла дополнительными каркасами и закладными деталями. Применение таких стыков возможно при небольших временных нагрузках на перекрытие (рис. 8, б).

В бесконсольных стыках поперечная сила воспринимается бетоном замоноличивания полости и бетонными шпонками, образующимися в призматиче- ских углублениях на боковой поверхности колонны и в торце сборного ригеля (рис. 8, в). В таком решении стыка целесообразно сваривать выпуски нижней арматуры ригеля и уголков опорного столика колонны.

Площадь сечения соединительных растянутых стержней As или стальной пластины Fпл определяем по формулам As = M/Rs·z = N/Rs и Fпл = N/Ru , где Rs и Ru -расчетные сопротивления арматуры и проката; z - плечо пары сил в стыке, равное расстоянию между центрами тяжести сечений верхних и нижних закладных деталей или сварных швов.

При сварке стыкового стержня с закладной пластиной ригеля усилие, вос- принимаемое одним фланговым швом, определяем по формуле п.2.8 [3] Nш=0.85·β f ·k f ·Rώf ,

где β f, k f, Rώf по табл. 34,38,56 [3].

Суммарная длина сварных швов соединительных стержней ∑ l m =1,3·N/0,85·β f ·k f ·Rώf .

Коэффициент 1,3 к усилию N вводят для обеспечения надежной работы сварных швов при расчете ригеля по выровненным моментам.

В необетонированных стыках сжимающая сила N передается через свар- ные швы, длина шва прикрепления нижних закладных деталей ригеля к стальной пластине консоли принимается по большему из двух расчетных значений п. 11.2* [3]:

по металлу шва lш= ώ ώ ≥4·kf ;

по металлу границы оплавления lш= ώ ώ ≥4·kf ,

где γώf =1; γώz =1 п.11,2*[3]; βf =0,7; βz =1табл.34 [3]; γс =0,95 табл.6*[3]; Rώf=180 МПа табл.56 [3]; Rώz=0,45·Run=184,5 МПа табл.51* [3].

Должно выполняться условие

Rώf< Rώz< Rώz · βz/ βf; 180<184,5<257,7 МПа.

Т=Q·f – сила трения; f= 0,15 –	коэффициент трения стали о сталь.
В стыках с обетонировкой размеры бетонных шпонок определяют по
главе 10.2.6[10]; δk ≥Q/RB· lk·nk, hk ≥ Q/2RB· lk·nk,
где Q - поперечная сила;	δk , lk, hk - глубина, длина и высота шпонок; nk -

число шпонок, вводимое в расчет, не более трех.

43

Расчет опорного стыка проводим на действие усилий от опорного изги- бающего момента Мв = 369,63 кН· м и поперечной силы Q = 393,93 кН.

Растягивающее усилие N воспринимается стальными стыковыми стерж- нями, сжимающее - бетоном между торцом ригеля и колонной и сварными швами между закладными деталями консоли колонны и ригеля.

Бетон класса В20, RВ =11,5 МПа; стыковые стержни из арматуры класса А-III, Rs= 365 МПа; сварной шов выполняется электродами Э-42 Rώf=180 МПа, толщина закладных пластин δ = 20 мм. Определим площадь сечения надопорных стыковых стержней при величине а = 2 см; ho = 60 - 2 = 58 см;

2	5	2
αm = M/(RВ · В ·h0	· γВ2) = 369,63·10 /(0,9 · 11,5·100·35·58) = 0,303.
По значению αm определим ζ, = 0,768 (прил. 2).

Аs = 369,63·105/(365·100·0,815·58)=24,64см2.

Принимаем арматуру 4 Ø28 А-III; Аs = 24,64 см2 .

Суммарная длина сварных швов соединительных стержней при kf=

0,8см. табл. 38* [3]; Rώf = 180 МПа;
N=M/ζ·h0= 369,63/0,58·0,815 = 781,96 кН;
,			2
∑ lш=		= 1,3·781,96·10 /0,85·0,7·0,8·180·10=118,7см.
	,ώ
	При четырех стыковых стержнях и двусторонних швах длина шва с
учетом непровара lш =			118,7/8+1= 16 см; lш = (4≈5)d						= 5·2,8=14 см - по
конструктивным требованиям.
	Длина шва крепления нижних закладных деталей ригеля к стальной
пластине консоли:			, ,
							=25,2 см,
	по металлу шва lш=
				,	, ,
	по металлу границы оплавления lш=						, ,		=17,2 см,
							, , ,

где kf=2,4см п. 12.8[3]; Т=Q·f=393,93·0,15=59,09кН.

Принимаем большее значение lш=25,2 см. При этом lш>4· kf=9,6 см, lш>5·δ=5·2=10 см.

Длина шва с каждой стороны с учетом непровара lш =25,2/2+1=13,6 см.

Вылет консоли с учетом зазора между ригелем и колонной принимаем 20 см, размер закладной детали 20 см.

44

45

Рис.8. Соединение колонн и ригелей каркаса:

а- с открытой консолью; б- со скрытой консолью ; в- замоноличенное; 1-колонна; 2-ригель; 3-консоль; 4-скрытая консоль; 5-закладные детали; 6-стыковые стержни; 7-ванная сварка; 8-раствор; 9-шпонка.

6.4.11.Особенности расчета прочности ригеля таврового сечения с полкой

врастянутой зоне

Расчет прочности нормальных сечений ригеля таврового профиля с полками внизу производят:

-для сечений в пролете, как для балки прямоугольного профиля (без учета свесов полок);

-для сечений вблизи колонн аналогично расчету балки таврового профиля.

При проектировании ригеля таврового сечения необходимо дополнительно рассчитывать свесы полок на действие местных нагрузок от панелей перекрытия.

Расчет полки ригели. Определим нагрузку на полку ригеля на 1 пог.м.

(рис.9,а):

q=рполксв +рполпан/2+рнагполез/2=(0,1·0,25) ·24000+22548/2+79200/2=51474Н/м; Q=q·1 пог. м=51474 Н.

Рис.9. Поперечное сечение ригеля:

а- схема опирания панели; б- схема армирования

Эксцентриситет приложения нагрузки е=(10-2) ·2/3=5,3 см. Изгибающий момент в полке М= Q ·е = 51474·0,053 = 2728,1 Н/м. Вычислим коэффициент:

α γ 2

m=M/( B2·RB·B· ) = 2728,1/(0,9·11,5·100·0,27·(100)) = 0,362; h0=hп-3=30-3=27 см, затем определим коэффициент ζ=0,765.

Площадь сечения арматуры Аs=M/(Rs·ζ·h0)=2728,1/(365·0,765·27)=0,36см2.

Принимаем арматуру 4Ø4 В1 (шаг 250 мм); Аs=0,50 см2.

Полки ригеля армируем сварными каркасами К-2, гнутыми по профилю полок (рис. 9,б).

46