Расчет и конструирование ригеля перекрытия

 

В курсовой работе необходимо запроектировать ригель с полужесткими стыками на опорах. Такие ригели наиболее широко применяются в каркасных зданиях. Особенностями полужестких стыков, определяющими их расчет, являются постоянные изгибающие моменты на опорах ригеля. В ригелях каркасов по серии 1.020-1 для жилых и общественных зданий величина опорного момента всегда равна 55 кН*м. Это обеспечивается за счет использования во всех стыках одинаковых калиброванных закладных деталей - «рыбок» (рис. 7).

 

Рис.7.Конструкция стыка ригеля с колонной

«Рыбки» (M1) приваривают к закладным деталям колонн и ригелей. Для возможности последующего обетонирования в целях защиты стальных деталей от коррозии в верхней части ригелей устраивают углубления.

Для опирания ригелей консоли на колоннах выполняют скрытыми в подрезках ригелей, что обусловлено эстетическими требованиями. Подрезки у опор ригелей снижают высоту их поперечного сечения, а следовательно, и прочность наклонных сечений в зонах действия максимальных поперечных сил.

Для обеспечения достаточной прочности наклонных сечений ригелей в местах подрезок часть нижней продольной арматуры отгибают под углом 45° и анкеруют сварным соединением с опорной закладной деталью.

Расчет ригеля начинаем с определения нагрузки на погонный метр

 

 

где q - полная расчетная нагрузка на 1 м² плиты (п. 2.2), q = 9,04 кН/м;

В - шаг ригелей (колонн), B = 5.7 м;

А - площадь поперечного сечения ригеля, A = 0.156 м² (рис. 1);

g - объемный вес железобетона, g=2500 кг/м³ (g=25 кН/м³);

g_f - коэффициент надежности по нагрузке, g_f = 1.1.

 

 

Расчетный пролет ригеля

 

 

где l - пролет ригеля, l = 5,7 м;

b_k - ширина сечения колонны, принимаем b_k = 30 см.  Максимальные расчетные усилия в ригеле:

в пролете

 

;

 

на опорах

 

 

Затем выполняем конструктивные расчеты.

Принимаем класс бетона по прочности на сжатие В25, класс арматуры: продольной рабочей и отгибов - А400, поперечной - А240.

Подберем продольную арматуру.

По таблице 3.4 [6] определяем расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, R_b = 14,55 МПа. По таблице 5.8[5] находим расчетное сопротивление продольной арматуры осевому растяжению, R_s = 375 МПа, по таблице 3.10[6] модуль деформации стали E_s = 20 МПа.

Находим рабочую высоту сечения , где a – защитный слой бетона, а = 3 см

 

 

Определяем

 

По таблице 3.11 [6] определяем x = 0,28, h = 0,86

Определяем ω₀ = 0,85-0,008*R_b = 0,85-0,008*14,5 = 0,734

Вычисляем граничную относительную высоту сжатой зоны бетона

 

 

Проверяем условие x≤x_R,

0,28 < 1,32, т.к. условие выполняется, то сжатая арматура по расчету не требуется.

Вычисляем требуемую площадь продольной рабочей арматуры

 

 

Подбираем по сортаменту (таблица 3.13 [6]) 4 стержня диаметром 18 мм из арматуры класса А400, А_s= 10,18см².

Проверяем процент армирования

 

 

Подберем поперечную арматуру.

При расчете прочности наклонных сечений учитываем, что часть поперечной силы воспринимается отгибами

где A_inc – площадь поперечного сечения отгибов,

 

 

R_s - расчетное сопротивление отгибов R_s = 355 МПа;

a - угол наклона отгибов (a = 45°), sina = 0,707.

 

 

Поперечная сила, которая должна быть воспринята бетоном сжатой зоны и поперечной арматурой (хомутами):

 

 

Конструктивно устанавливаем 2 каркаса Æ 6А240. Шаг поперечных стержней назначаем, исходя из конструктивных требований: S £ 0.5*h₁ и S £ 300 мм, S = 0.5*300 =150 мм. Окончательно принимаем S = 150 мм.

Расчет калиброванной закладной детали («рыбки») выполняем из условия, что она должна обеспечить восприятие изгибающего момента на опоре ригеля

М = 55 кН*м. При плече внутренней пары сил h₁ = 0.30 м (рис. 7) усилие, воспринимаемое закладной деталью

 

 

Требуемая площадь поперечного сечения закладной детали из стали ВСтЗпс (R_s = 225 МПа)

 

Толщину калиброванной закладной детали принимаем равной d = 10 мм, ширину средней части - исходя из требуемой площади поперечного сечения A_s, , принимаем b = 82 мм.

Калиброванная закладная деталь М1 (рис. 7) крепится сваркой к закладной детали ригеля М2, которая в свою очередь должна быть приварена к верхним продольным стержням арматурного каркаса ригеля. Требуемая площадь этих стержней из арматуры класса А400 (R_s = 355 МПа)

 

 

По сортаменту принимаем 2 стержня Æ18А400 (A_s = 5,09 см²).

 

Рис.8.Основные размеры и армирование ригеля

Кроме рабочей арматуры предусматривается монтажная: продольная - Æ10 А240, поперечная класса А240, объединяющая плоские каркасы в пространственные диаметром, равным 0,3 диаметра продольной арматуры, 0,3*22 = 6,6 мм, принимаем Æ8 мм, шаг 500 мм. Толщину закладных деталей принимаем равной 10 мм.