4. Проектирование сборного ригеля

Исходные данные. Ригели производятся из тяжелого бетона класса В20, R_b = 11,5 МПа (11,5·10³ кН/м²), R_bt = 0,95 МПа (0,95·10³ кН/м²), продольная рабочая арматура класса А400, R_s= 355 МПа, E_s = 2·10⁵ МПа (2·10⁸ кН/м²). Поперечная арматура класса А240, R_s = 215 МПа (215·10³ кН/м²); R_sw= 170 МПа (170·10³ кН/м²). Соединение ригелей с колонной с помощью закладных деталей – «рыбок» с максимальным расчетным моментом на опоре М_оп= 55 кНм. Основные размеры ригеля показаны на рис.4.2. При расчете ригеля в стадии эксплуатации следует определить действующие усилия от расчетных нагрузок, вычислить расчетные пролеты, построить эпюры необходимых усилий и найти необходимое количество арматуры для обеспечения прочности нормальных и наклонных сечений ригеля при действии эксплуатационных нагрузок.

1. Определение усилий в ригеле

Нормативные и расчетные постоянные и временные нагрузки на 1м² перекрытия принимаются из расчета ребристой плиты перекрытия по таблице 1. Расчетная нагрузка на 1 м длины ригеля собирается с грузовой полосы шириной L_п = 6,0 м, сечение колонны 40×40см. Конструктивная длина ригеля

где L_р– пролет ригеля в осях L_р =660см, b_к– размер сечения колонны,

b_к= 40см, а –зазор между колонной и торцом ригеля, а = 2 см.

Расчетный пролет ригеля показан на рис. 4.1.

где с – длина площадки опирания, принимаем с =14 см.

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр от веса ригеля.

q_р = (0,6·0,6 – 2·0,15·0,3) ·25,0·1,1 = 7,425 кН/м,

где ρ – плотность железобетона, ρ = 25 кН/м³ = 2500 кг/м³;

1,1 – коэффициент надежности по нагрузке.

Полная расчетная нагрузка с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γ_n = 0,95.

q = (13,163·6 +7,425)0,95 = 82,083 кН/м.

Максимальный расчетный пролетный момент определяется по формуле

М_пр=М₀–М_оп=ql²/8-55=82,083·6,02²/8-55=316,8 кН*м.

Максимальная поперечная сила

Q=ql/2=82,083·6,02/2=247,1кН.

В пролете. Исходные данные.

Расчетный пролетный момент М_пр=316,8 кНм,

R_b = 11,5 МПа, арматура А400, R_s = 355 МПа. Расчетное сечение в середине пролета рассматривается как прямоугольное с размерами b = 30 см, h = 60 см. Предварительно назначим рабочую высоту сечения h₀ = 55 см, (а=5см).

Определяется относительная высота сжатой зоны сечения

.

По таблице 3 приложения определяем при арматуре А400, ξ_R= 0,531; α_R= 0,39.

α_R= 0,39 > α_m= 0,303, следовательно, по расчету сжатой арматуры не требуется и сечение можно рассчитывать как прямоугольное с одиночной арматурой.

Площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле

где

Принимаем 2Ø36 А400 с А_s = 20,36 см².

На опоре

Исходные данные. Расчетный опорный момент в подрезке М_оп=55 кНм,

R_b = 11,5 МПа, арматура А400, R_s = 355 МПа. Расчетное сечение - прямоугольное с размерами b = 30 см, h = 45 см. Предварительно назначенная рабочая высота сечения h₀ = 40 см.

.

Площадь сечения растянутой арматуры

где

Принимаем 2 Ø16 А400 с А_s = 4,02 см².

4.3. Расчет прочности ригеля по наклонным сечениям

Прочность наклонных сечений ригеля должна проверяться на действие:

поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами, поперечной силы по наклонной полосе, изгибающего момента по наклонной трещине. Расчет должен проводится для наиболее опасных расчетных сечений: в зоне действия максимальной поперечной силы в подрезке и в месте изменения сечения.