- •Введение
- •1 Расчёт и конструирование междуэтажного ребристого перекрытия в монолитном железобетоне
- •1.1 Выбор рационального расположения главных и второстепенных балок
- •2 Расчет и конструирование монолитной железобетонной балочной плиты
- •2.1 Определение расчетных пролетов
- •2.2 Подсчет нагрузок на плиту
- •2.3 Определение внутренних усилий в плите
- •2.4 Расчет прочности нормальных сечений плиты
- •2.5 Конструирование плиты
- •3 Расчет второстепенной балки
- •3.1 Исходные данные
- •3.2 Определение расчетных пролетов
- •3.3 Подсчет нагрузок на второстепенную балку
- •3.4 Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил
- •3.5 Расчет нормальных сечений и подбор арматуры в расчетных сечениях балки
- •3.6 Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе
- •3.7 Построение эпюры материалов второстепенной балки
- •3.8 Определение длины анкеровки и нахлеста обрываемых стержней
- •4 Расчет и конструирование колонны
- •4.1 Нагрузки, действующие на колонну
- •4.2 Расчетная схема и определение расчетной длины колонны
- •4.3 Определение площади продольной арматуры
- •5 Расчет центрально-нагруженного отдельного фундамента под монолитную колонну
- •5.1 Определение глубины заложения и высоты фундамента
- •5.2 Определение размеров подошвы фундамента
- •5.3 Расчет фундамента по прочности
- •6 Расчет и конструирование ребристого междуэтажного перекрытия в сборном железобетоне
- •6.1 Выбор расположения ригелей и плит. Назначение основных габаритных размеров элементов перекрытия
- •6.2 Расчет нагрузки, действующие на плиту
- •6.3 Определение усилий, возникающих в сечениях плиты от действия внешней нагрузки
- •6.4 Расчёт прочности нормальных сечений
- •6.5 Расчет по прочности сечений наклонных к продольной оси плиты
- •6.6 Определение геометрических характеристик приведенного сечения
- •6.7 Расчет по образованию трещин
- •6.8 Расчет плиты по раскрытию трещин
- •6.9 Расчет плиты по деформациям
- •7 Расчет и конструирование сборного ригеля
- •7.1 Определение нагрузок и расчетных пролетов
- •7.2 Расчет прочности нормальных сечений ригеля
- •7.3 Расчет прочности наклонных сечений ригеля
- •7.4 Расчет опорной части ригеля
- •7.5 Построение эпюры материалов
- •8 Расчет стыка колонн
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 Nsd =1748,91кН.
При расчете стыка до замоноличивания усилие от нагрузки воспринимается бетоном выступа колонны, усиленным сетчатым армированием (Nrd1) и арматурными выпусками, сваренными ванной сваркой (Nrd2). Поэтому условие прочности стыка имеет вид:
, (8.1)
где 0,75 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений под центрирующей прокладкой;
Аc0 - площадь смятия, принимаемая равной площади центрирующей прокладки.
- коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;
As,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 асо принимаем площадь распределительного листа, ,т.е. Aс0 = 17,5×17,5 = 306,25 см2.
Принимаем Aс1 = Aeff = 460см2 .
Коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии:
(8.3)
kf- коэффициент принимается по табл. 7.6 [1], для элементов с косвенным армированием kf = 1,0.
Сварные сетки конструируем из проволоки Æ5 S500 с fyd=417 МПа и
Аsx = Аsy= 19,63см2. Размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм, не более 1/4bк 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 Nrd2 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:
Nrd = Nrd+ Nrd2; (8.9)
Nrd = 1047,7 + 1454,6= 2502,3 кН> Nsd = 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.