Опирание ригеля на стену

Обновлено: 05.05.2024

Составим исходное уравнение для определения ее ширины:

Отсюда м.( принимаем кратно размерам кирпича).

Проверим прочность кладки в опорном узле. Площадь смятия м 2 Расчетная площадь сечения м 2

Расчетное сопротивление кладки на смятие

Прочность кладки обеспечена.

2.2.6 Проверка длины опирания ригеля.

В предыдущих расчетах учитывалась длина опирания ригеля на стену с=0,26 м. Проверим достаточность этого размера при отсутствии опорной плиты.

Следовательно, принятая длина опирания ригеля достаточна.

2.2.6. Проверка длины распределительной плиты.

Плита выполнена из бетона класса B15 МПа; 8.5 МПа; Модуль упругости материала плиты МПа;

Модуль упругости кладки МПа;

Момент инерции плиты

Размер плиты в направлении, перпендикулярном направлению распределения (вдоль ригеля), с=0,26 м

Эквивалентная высота плиты

Напряжение в кладке под опорной плитой при значении м

Следовательно, длина опорной плиты достаточна.

2.2.7. Расчет опорного узла на центральное сжатие.

Расчет производится по формуле:

где g – коэффициент, зависящий от величины площади Ab опирания железобетонных элементов в опорном узле; A=Ap – суммарная площадь сечения кладки и железобетонных элементов в опорном узле.

Значение коэффициента g определяют по формуле:

2.2.7 Подбор сечения анкеров.

Сечение анкеров, при помощи которых стены крепятся к ригелям, должно быть не менее 0,5 см 2 (ds=8 мм). Оно определяется по усилию, которое вычисляют по формуле

где M – изгибающий момент от расчетных нагрузок в уровне перекрытия на ширине, равной расстоянию между анкерами ( ригелями); Т – расчетная нормальная сила в уровне расположения анкеров на ширине, равной расстоянию между анкерами; Hэ – высота этажа;

Принимаем анкеры из арматуры класса А1

Требуемая площадь поперечного сечения анкера

Принимаем 2 Ø12

Анкеры приварены к закладной детали четырьмя сварными швами длиной 100 мм, высотой 4>ds/4=3 принимаем 4

Несущая способность сварных швов 4*0,85**=4*0,85*4*100*180=24,48 кН;

Принимаем глубину заделки анкера в кладке: a=380 мм n=1;

3. Расчет кирпичного столба.

3.1 Определение размеров столба.

Исходные данные: кирпич керамический М150, раствор М25, расчетное сопротивление кладки сжатию R=1.5 МПа; упругая характеристика для неармированной кладки

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.);

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

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):

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

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:

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

где − пролет ригеля;

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

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

– момент инерции распределительного устройства, м 4 ;

– 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]

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

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]

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

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

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

При расчете сечений под распределительным устройством .

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

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

а). Учебно–методическая литература:

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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.

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

Ригель многопролетного перекрытия представляет собой элемент рамной конст­рукции. Типы опирания перекрытий на ригели представлены на рис. 7.9. При свободном опирании концов ригеля на на­ружные стены и равных пролетах ригель можно рассчи­тывать как неразрезную балку. При этом возможен учет образования пластических шарниров, приводящих к пе­рераспределению и выравниванию изгибающих момен­тов между отдельными сечениями.


Рис. 7.8. Типы ригелей перекрытий промышленного (а) и гражданского (б) зданий

Сущность расчета статически неопределимых желе­зобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий. При некотором значении нагрузки напряжения в растянутой арматуре из мягкой стали достигают преде­ла текучести. С развитием в арматуре пластических де­формаций (текучести) в железобетонной конструкции возникает участок больших местных деформаций, назы­ваемый пластическим шарниром (рис. 7.9).


Рис. 7.9. Схема образования пластического шарнира в железобетонных конструкциях


Рис.7.10. Эпюры перераспределения изгибающих моментов в статически неопределимой балке

В статически неопределимой конструкции после по­явления пластического шарнира при дальнейшем увели­чении нагрузки происходит перераспределение изгибаю­щих моментов между отдельными сечениями. При этом деформации в пластическом шарнире нарастают, но зна­чение изгибающего момента остается прежним:


(7.6)

В предельном равновесии — непосредственно перед раз­рушением— изгибающие моменты балки можно найти статическим или кинетическим способом.

Статический способ. Запишем значение пролетного момента:


(7.7)

Отсюда уравнение равновесия


(7.8)


где — момент статически определимой свободно лежащей балки.

Из этого уравнения следует, что сумма пролетного момента в сечении и долей опорных моментов, соответствующих этому сечению, равна моменту простой балки М0, Кроме того, из уравнения вытекает, что несущая способность статически неопределимой конструкции не зависит от соотношения значений опорных и пролетного моментов и не зависит от последовательности образования пластических шарниров.

Последовательность эта может быть назначена произвольно, необходимо лишь соблюдать уравнение равновесия. Однако изменение соотношения моментов в сечениях меняет значение нагрузки, вызывающей образование первого и последнего пластических шарниров, а также меняет ширину раскрытия трещин в первом пластическом шарнире.

Кинематический способ. Балка в предельном равновесии рассматривается как система жестких звеньев, сое­диненных друг с другом в местах излома пластическими шарнирами (рис. 7.10). Если прогиб балки под си­лой F равен f, то углы поворота звеньев

; (7.9)


. (7.10)

Виртуальная работа внутренних усилий —изгибающих моментов в пластических шарнирах


(7.11)

а с учетом полученных выше значений


(7.12)

Уравнение виртуальных работ:


(7.13)


(7.14)

Откуда расчетная предельная сила:


(7.15)

Расчет и конструирование статически неопределимых железобетонных конструкций по выравненным моментам позволяет облегчить армирование сечений» что особенно важно для монтажных стыков на опорах сборных кон­струкций; позволяет стандартизировать и осуществить в необходимых случаях одинаковое армирование сварными сетками и каркасами там, где при расчете по упругой схеме возникают различные по значению изгибающие мо­менты. При временных нагрузках расчет по выравнен­ным моментам по сравнению с расчетом по упругой схе­ме может давать 20—30% экономии стали в арматуре.

Величина перераспределенного момента не оговари­вается, но должен производится расчет по предельным состояниям второй группы. Практически ограничение раскрытия трещин в первых пластических шарнирах до­стигается ограничением выравненного момента с тем, чтобы он не слишком резко отличался от момента в уп­ругой схеме и приблизительно составлял не менее 70 %.

Чтобы обеспечить условия, отвечающие предпосылке метода предельного равновесия, следует соблюдать конструктивные требования:

1) конструкция должна быть запроектирована так чтобы причиной ее разрушения не могли быть срез сжа­той зоны или раздавливания бетона от главных сжимающих напряжений;

2) армирование сечений, в которых намечено образование пластических шарниров, следует ограничивать так чтобы относительная высота сжатой зоны 0,35;

3) следует применять арматурные стали с площадкой текучести или сварные сетки из обыкновенной арматур­ной проволоки.

Расчетный пролет ригеля принимают равным расстоянию между осями колонн; в первом про­лете при опирании на стену расчетный пролет считается от оси опоры на стене до оси колонны. Нагрузка на ри­гель от панелей может быть равномерно распределенной (при пустотных или сплошных панелях) или сосредото­ченной (при ребристых панелях). Если число сосредото­ченных сил, действующих в пролете ригеля, более четы­рех, то их приводят к эквивалентной равномерно распре­деленной нагрузке. Для предварительного определения собственного веса ригеля размеры его сечения прини­мают:

. (7.16)

При расположении временной нагрузки через один пролет получают максимальные моменты в загружаемых пролетах; при расположении временной нагрузки в двух смежных пролетах и далее через один пролет получают максимальные по абсолютному значению моменты на опоре (рис. 7.11).


Рис.7.11. Схемы загружения неразрезной балки

В неразрезном ригеле целесообразно ослабить армирование опорных сечений и упростить мон­тажные стыки. Поэтому с целью перераспределения мо­ментов в ригеле к эпюре моментов от постоянных нагрузок и отдельных схем невыгодно расположенных временных нагрузок прибавляют добавочные треугольные эпю­ры с произвольными по знаку и значению над опорными ординатами (рис. 7.12). При этом ординаты выровненной эпюры моментов в расчетных сечениях должны сос­тавлять не менее 70 %, вычисленных по упругой схеме. На основе отдельных загружений строят огибающие эпюры М и Q. Возможен также упрощенный способ рас­чета неразрезного ригеля но выровненным моментам, состоящий в том, что в качестве расчетной выровненной эпюры моментов принимают эпюру моментов упругой неразрезной балки, полученную для максимальных про­летных моментов (при расположении временной нагруз­ки через один пролет).


а – добавочные эпюры моментов; б – к определению эпюры М от равномерно распределенной нагрузки; в – то же, от сосредоточенной нагрузки; г – к построению эпюры моментов от равномерно распределенной нагрузки; д – к определению расчетного момента ригеля по грани колонны

Рис.7.12. К расчету неразрезного ригеля

Расчетным па опоре будет сечение ригеля по грани колонны. В этом сечении изгибающий момент:


(7.17)

Момент имеет большее (по абсолютной величине) значение со стороны пролета, загруженного только посто­янной нагрузкой; поэтому в формулу следует подставлять значение поперечной силы Q, соответствую­щее загружению этого пролета. По моменту уточня­ют размер поперечного сечения ригели и по значению 0,35 принимают:


(7.18)

Сечение продольной арматуры ригеля подбирают по М в четырех нормальных сечениях: в первом и среднем пролетах, на первой промежуточной опоре и па средней опоре. Расчет поперечной арматуры по Q ведут для трех наклонных сечений: у первой промежуточной опоры сле­ва и справа и у крайней опоры.

Конструирование неразрезного ригеля.

Поперечное сечение ригеля может быть прямоугольным, тавровым с полками вверху, тавровым с полками внизу (рис. 7.13). При опиранин панелей перекрытия па нижние полки ригеля таврового сечения строительная высота перекрытия уменьшается.


Рис.7.13. Схемы поперечного сечения сборного ригеля

Стыки ригелей размещают обычно непосредственно у боковой грани колонны. Действующий в стыках ригелей опорный момент вызывает растяжение верхней части и сжатие нижней (рис. 7.14а). В стыковых соединениях ригель может опираться на железобетонную консоль колонны или же на опорный столик из уголков, выпущенных из колонны (рис. 7.14б). В верхней части стыка выпуски арматуры из колонны и ригеля соединяются вставкой арматуры на ванной сварке. Вставка арматуры повышает точность монтажного соединения в случае нарушения соосности выпусков арматуры. В нижней части стыка монтажными швами соединяются закладные детали колонны и ригеля. После приварки монтажных хомутов полость стыка бетонируется.

Скрытые стыки на консолях (с подрезкой торца ригеля) усложняют конструирование, так как требуют усиления арматуры входящего угла дополнительными каркасами и закладными деталями, повышающими расход стали и трудоемкость изготовления; кроме того, при таком стыке снижается несущая способность и жесткость ригеля на опоре. Эти стыки считаются шарнирными, фигурная же стальная накладка, привариваемая на монтаже, обеспечивает восприятие не­большого изгибающего момента (~50кН*м).


а – усилия, действующие в стыке; б – жесткий стык на консолях; в – жесткий стык бесконсольный; г – скрытый стык на консолях; 1 – арматурные выпуски из ригеля и колонны; 2 – ванная сварка; 3 – вставка арматуры; 4 – поперечные стержни, привариваемые на монтаже; 5 – бетон замоноличивания; 6 – усиленный арматурный выпуск из ригеля; 7 – опорный столик из уголков с отверстием для удобства бетонирования; 8 – стальные закладные детали; 9 – призматические углубления для образования бетонных шпонок; 10 – фигурная деталь «рыбка», привариваемая на монтаже

Рис.7.14. Конструкции стыков сборного ригеля с колонной

В бесконсольных стыках (см. рис. 7.14,е), как по­казали исследования, попе­речная сила воспринимается бетоном замоноличивания полости и бетонными шпон­ками, образующимися в при­зматических углублениях на боковой поверхности колон­ны и в торце сборного ригеля. Специальными исследованиями установлено, что этот стык равнопрочен с консольным стыком, но в то же время по расходу материалов и трудоемкости он экономичнее.

Размеры опорной консоли (рис. 7.15) определяют в зависимости от опорного давления ригеля Q; при этом считается, что ригель оперт на расположенную у свободного края консоли площадку длиной


(7. 19)


где — ширина ригеля.


Рис.7.15. Армирование консоли колонны


Наименьший вылет консоли с учетом зазора с между торцом ригеля и гранью колонны . Обычно принимают l1=200. 300 мм. При этом расстояние от грани колонны до силы Q


(7.18)

У коротких консолей () угол сжатой грани с горизонталью не должен превышать 45°. Высота консоли в сечении у грани колонны , у свобод­ного края .

Площадь сечения продольной арматуры консоли под­бирают по изгибающему моменту у грани колонны, уве­личенному на 25 %:


(7.19)


Короткие консоли высотой сечения армиру­ют горизонтальными хомутами и отогнутыми стержня­ми. Шаг хомутов должен быть не более 150 мм и не бо­лее h/4, диаметр отогнутых стержней - не более 25 мм и не более 1/15 длины отгиба.

Ригель армируют обычно двумя плоскими сварными каркасами (рис. 7.16). При значительных нагрузках возможен третий каркас в средней части пролета. Площадь растянутых стержней каркасов и их число устанав­ливают при подборе сечений по изгибающим моментам в расчетных сечениях на опоре и в пролете. По мере уда­ления от этих сечений ординаты огибающей эпюры М уменьшаются, следовательно, может быть уменьшена и площадь сечения арматуры.


Рис. 7.16. Армирование ригеля и эпюра арматуры

В целях экономии арматурной стали часть продольных стержней обрывают в соответствии с изменением огибающей эпюры моментов. Сечение ригеля, в котором отдельный растянутый стержень по расчету уже не ну­жен, называют местом его теоретического обрыва. Об­рываемые стержни заводят за место теоретического об­рыва на длину заделки 1ап.

Для проверки экономичности армирования ригеля и прочности всех его сечений строят эпюру арматуры (эпю­ру материалов). Ординаты эпюры вычисляют как мо­мент внутренних сил в рассматриваемом сечении ри­геля.

Эпюра арматуры против мест теоретического обрыва стержней имеет ступенчатое очертание с вертикальными уступами. Там, где эпюра арматуры значительно отхо­дит от эпюры М, избыточный запас прочности (избыток растянутой арматуры); в местах, где ступенчатая линия эпюры арматуры пересекает эпюру М, прочность сечения недостаточна.

Лекция 8. РЕБРИСТЫЕ МОНОЛИТНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ С БАЛОЧНЫМИ ПЛИТАМИ

Ригели воспринимают вертикальную нагрузку от плит перекрытия. Опорами для ригелей служат консоли колонн, в крайних пролетах одной из опор служит продольная стена. В зависимости от условий сопряжения ригелей с опорами рассматриваются два вида ригелей (рис. 1.6): а – разрезной и б – неразрезной.

Разрезной ригель крепится на опорах монтажной сваркой закладных деталей; ригель работает как свободно опертая балка.

У неразрезных ригелей на опорах, кроме того, осуществляется сварка между собой верхней рабочей арматуры ригелей смежных пролетов (или выпусков арматуры из колонн), рассчитанной на восприятие опорного отрицательного изгибающего момента. Ригель работает по схеме многопролетной неразрезной балки.

Рекомендуемые пролеты ригелей - 5–7м. Впрактике строительства находят применение ригели с разной формой поперечного сечения: прямоугольные, тавровые с полкой вверху и с полкой внизу в пределах высоты сечения (рис. 1.7).

Ригели с полкой внизу (рис. 1.7, в, г) наименее экономичны по расходу материалов. Однако, благодаря уменьшению общей толщины перекрытия h,уменьшается высота этажа и здания в целом, что ведет к сокращению расхода материалов на стеновое ограждение, а также к снижению эксплуатационных расходов на отопление и вентиляцию, зависящих от кубатуры помещений.


Рис. 1.6. Стык ригелей с колонной:

а – разрезных ригелей; б – неразрезных ригелей


Рис.1.7. Формы поперечного сечения ригелей

Ригели прямоугольного поперечного сечения менее экономичны, чем тавровые с полкой в сжатой зоне, но проще в изготовлении.

Ориентировочно размеры поперечного сечения ригелей рекомендуется назначать в пределах

где lср – расстояние в осях между колоннами в поперечном направлении.

Размеры высоты сечения ригелей принимаются кратными 5 см при h £ 50 см и кратными 10 см при h > 50 см. Ширина ригелей обычно принимается 20, 25, 30 и реже – 40 см.

В случае опирания ригеля на кирпичные стены длина площадки опирания принимается кратной размерам кирпича, т. е., 25 или 38 см. В месте опирания на стену под ригелем устраивается армированная бетонная подушка в соответствии с требованиями норм. Необходимость устройства подушки определяется расчетом кладки на смятие.

Длина площадки опирания ригеля на консоли колонн устанавливается из условий анкеровки продольной рабочей арматуры. Обычно вылет консоли колонны назначается в пределах 20–30 см.

Расчетный пролет ригеля l0 определяется по формуле как расстояние между серединами площадок опирания ригеля на консоли колонн

где – величина среднего поперечного пролета здания; – высота поперечного сечения колонны; lконс – вылет консоли (рис. 1.8).


Рис. 1.8. Расчетная схема ригеля

Нагрузка от сборных плит передается продольными ребрами на ригель в виде сосредоточенных сил. Для упрощения расчета ригелей без большой погрешности при четырех и более приложенных сосредоточенных силах разрешается заменять такую нагрузку эквивалентной (по прогибу) равномерно распределенной по длине ригеля.

Под компоновкой конструктивной схемы перекрытия понимают:

1. разделение плана перекрытия температурно-усадочными и осадочными швами на деформационные блоки;

2. определение направления ригелей: вдоль продольной или вдоль поперечной осей здания. Продольное направление ригелей назначают преимущественно в жилых зданиях (по планировочным соображениям). При поперечном направлении ригелей здание получает наибольшую поперечную жесткость здания, но худшую освещеность.

3. выбор размеров пролета и шага ригелей, способа опирания панелей на ригель, типа и размеров панелей перекрытия.

Компоновку конструктивной схемы перекрытия производят в зависимости от внешних нагрузок, назначения здания и общих архитектурно-планировочных решений.


Рис. 15.7. Многоэтажное каркасное здание с балочными перекрытиями

1 – фундаменты; 2 – колонны; 3 – ригели; 4 – плиты перекрытия; 5 – несущие конструкции покрытия; 6 – плиты покрытия; 7 – несущая стена из крупных блоков

На здания действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки, совместное действие которых может привести к общей потери устойчивости здания, если не обеспечить пространственной жесткости (жесткости в трех плоскостях: 2 вертикальных и 1 горизонтальной).

Это можно сделать созданием жестких узлов сопряжения ригелей с колоннами, которые воспринимают помимо поперечных и продольных сил изгибающие моменты. Такие каркасы называют рамными.


Рис. 15.8. Схема рамного каркаса

Либо это можно сделать, соединив части колонн специальными связями жесткости, с сохранением шарнирного опирания ригелей на консоли колонн. Такие связи называют диафрагмами, а каркас – связевым.


Рис. 15.9. Схема связевого каркаса

В обоих случаях горизонтальные связи – панели перекрытия, которые образуют жесткие диски за счет приваривания их к ригелям, либо за счет плотного замоноличивания продольных и поперечных швов между конструкциями.

Проектирование плит перекрытий

Панели перекрытий с целью уменьшения их веса проектируют облегченные конструкции с пустотами или выступающими ребрами в поперечном сечении. При удалении бетона из растянутой зоны сохраняют лишь ребра шириной, необходимой для размещения сварных каркасов и обеспечения прочности панели по наклонному сечению. При этом панели вдоль своего пролета работают на изгиб как балки таврового сечения.


Рис. 15.10. Сечение пустотной плиты


Рис. 15.11. Сечение ребристой плиты

Номинальная ширина ребристых плит принимается от 750 до 3000 мм; многопустотных – от 600 до 2000 мм. Конструктивная ширина меньше на 200 мм.

Плиты перекрытия опираются на ригели прямоугольной формы или на полки ригеля тавровой формы. Плиты соединятся сваркой закладных деталей с ригелями на монтаже.


Рис. 15.12. Опирание пустотных (а) и ребристых (б) панелей на полки ригелей

Расчетный пролет плит при их опирании на ригель равен ; при опирании на полки ригеля . При опирании одним концом на ригель, а другим на кирпичную стену, расчетный пролет равен расстоянию от оси опоры на стене до оси опоры на ригели , где b – ширина ригеля; a – ширина полки; с – привязка оси; d – величина опирания плиты на стену, принимаемая не менее 120 мм.

Расчет прочности панелей сводится к расчету таврового сечения с полкой в сжатой зоне.

Проектирование ригеля

Ригели многопролетного балочного перекрытия представляют собой элементы рамной конструкции. При свободном опирании концов ригеля на стены и пролетах, отличающихся друг от друга не более чем на 20% ригель можно рассчитывать как неразрезную балку. При этом возможен учет пластических деформаций, приводящих к перераспределению и выравниванию изгибающих моментов между отдельными сечениями.

За расчетный пролет принимают расстояние между осями колонн. При опирании крайнего конца ригеля на стену расчетный пролет принимают равным расстоянию от оси опоры до оси колонны. За расчетную схему ригеля принимают пятипролетную балку. В целом расчет аналогичен расчету главной балки монолитных конструкций.


Рис. 15.13. Виды сечений ригеля

Ригель может иметь различную форму сечения – прямоугольную, тавровую с полками вверху, тавровую с полками внизу. При ригеле таврового сечения с полками внизу и опирании панелей перекрытия на эти полки строительная высота перекрытия уменьшается.

Сечение продольной рабочей арматуры, укладываемой в нижней зоне ригеля, определяют по максимальным положительным моментам, а сечение продольной рабочей арматуры, укладываемой в верхней зоне ригеля (над опорами), – по максимальным отрицательным (опорным) моментам у граней опор.

Ригели армируют одним сварным каркасом посередине при ширине ригеля , двумя каркасами – при . При значительных нагрузках возможен и третий каркас в средней части пролета. В опорных сечениях наличие третьего каркаса усложняет прикрепление закладной детали. В ригелях высотой h > 300 мм хомуты устанавливают по всей длине независимо от расчета; при высоте h = 150 … 300 мм хомуты, если они не требуются по расчету, ставят у концов элемента на длине не менее 1/4 его пролета; при высоте h


Рис. 15.14. Армирование ригеля

1 – точки теоретического обрыва рабочих стержней 7 в пролете; 2 – то же рабочих стержней 3 на опоре; 3 – рабочие стержни на опоре; 4 – хомуты; 5 – стыковые закладные детали на опоре; 6 – арматура подрезки; 7 – рабочие стержни в пролете

По мере удаления от расчетных сечений ординаты огибающей эпюры М уменьшаются, поэтому в целях экономии арматуры целесообразно часть рабочей арматуры оборвать в соответствии с изменением ординат огибающей эпюры моментов.

Для рабочей продольной арматуры применяют стержни диаметром 12…30 мм, потому что стержни большого диаметра имеют большую зону анкеровки в бетоне и вызывают трудности при производстве работ. Для технологического удобства применяют не более двух разных диаметров рабочей арматуры.

Минимальный диаметр поперечной арматуры из условия свариваемости с продольной арматурой принимают равным 6…10 мм; в вязаных каркасах при диаметр поперечной арматуры принимают d = 6 мм, при – d 6 мм.

Стык ригеля с колонной проектируется с учетом характера и величины усилий, действующих в узле, и назначению здания.


Рис. 17.15. Схемы усилий в стыке ригелей

а – условная; б – расчетная; 1 – колонны; 2 – ригели

Различают 2 типа стыков: шарнирный и жесткий.

В практике широко распространен шарнирный стык благодаря простоте при изготовлении и монтаже по сравнению с жестким.


Рис. 15.16. Шарнирный стык ригелей

1 – стыковая полоска; 2 – закладные пластины поверху ригеля; 3 – закладные пластинки колонны; 4 – инвентарные монтажные уголки; 5 – шов замоноличивания; 6 – анкерные болты

Однако при шарнирном стыковании ригелей вследствие нерационального распределения изгибающих моментов по их длине расход бетона и арматуры в целом на здании получается максимальным.

В жилищном строительстве применяют бесконсольный жесткий стык ригелей (с использованием монтажного столика из швеллеров). Такой стык полностью воспринимает поперечные силы бетонными шпонками, образующимися при замоноличивании стыка. Основной недостаток таких стыков – тщательное замоноличивание. Монтажный столик из швеллеров снимают сразу после замоноличивания.


Рис. 17.17. Жесткий бесконсольный стык ригелей

а – общий вид; б – вид сбоку; 1 – выпуски нижней арматуры; 2 – бетон замоноличивания; 3 – выпуски верхней арматуры; 4 – выпуски из колонны стыковых стержней; 5 – нижняя закладная деталь колонны; 6 – сонтажный столик из швеллеров; 7 – шпоночные пазы

Жесткий стык ригелей, совмещенный со стыком колонны, упрощает и удешевляет монтаж, т.к. снижает количество монтажных узлов. Основной недостаток – высокая металлоемкость.


Рис. 15.18. Совмещенный стык ригелей и колонн

1 – стальная накладка; 2 – сварка; 3 – шов замоноличивания; 4 – монтажные уголки;

5 – закладные детали

Методы исследования в анатомии и физиологии: Гиппократ около 460- около 370гг. до н.э. ученый изучал.

Роль химии в жизни человека: Химия как компонент культуры наполняет содержанием ряд фундаментальных представлений о.

Поиск по сайту

Читайте также: