смпап. Курсовой проект по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции проектирование четырехэтажного промышленного здания
 Скачать 4.21 Mb.
|
3.4. Расчет неразрезного ригеля по прочности при действии поперечных силДля расчета прочности по сечениям, наклонным к продольной оси, принимают значения поперечных сил ригеля, большие из двух расчетов: упругого расчета и с учетом перераспределения моментов. Для всех вариантов загружения максимальные значения поперечных сил: от загружения I (1+2), от загружения II (1+3), от загружения III (1+3), от загружения III (1+4). Величина максимальных поперечных сил у грани стены при длине площадки опирания ригеля на стену aоп = 380 мм и у граней колонн при высоте их сечения hc = 400 мм Проверяем условие где – минимальное значение поперечной силы на опорах; соответствует образованию наклонной трещины. Если условие выполняется, то поперечную арматуру устанавливаем по расчету, иначе выполняется конструктивное армирование. Для расчетов по прочности при действии поперечных сил принимаем рабочую высоту сечения от верхней грани ригеля до центра тяжести продольной рабочей арматуры, расположенной в нижней зоне h0 = 430 мм. Минимальное значение поперечной силы на опорах следовательно поперечная арматура в ригеле должна устанавливаться по расчету. Принимаем поперечную арматуру класса A500С с Rsw = 300 МПа (табл. 6.15 [3]). Согласно п. 10.3.13 [3] диаметр поперечной арматуры в сварном каркасе подбирается из условия технологии сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры. В трех плоских сварных каркасах каждого пролета ригеля при наибольшем диаметре стержней продольной рабочей арматуры 18 мм поперечные стержни из условия технологии сварки принимаем диаметром 6 мм (dw ≥ 0,25·d). 3.4.1. Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил у опор В и СПоперечные силы у опор В и С соответственно равны , , . Расчеты по прочности по полосе между наклонными сечениями и по наклонным сечениям на действие поперечных сил выполняем для опоры с максимальным значением поперечной силы Максимально допустимый шаг стержней поперечной арматуры у опор В и С в соответствии с п. 10.3.13 [3] В соответствии с п. 3.2.22 [8] шаг поперечной арматуры, учитываемой в расчете, должен быть не более где В расчет принимаем наименьшее значение шага поперечной арматуры с округлением в меньшую сторону кратно 50 мм. В первом приближении принимаем поперечную арматуру dw = 8 мм класса А500C, с площадью поперечного сечения трех стержней с шагом . Расчет по полосе между наклонными сечениями φb1 – коэффициент, принимаемый равным 0,3; Q – поперечная сила в нормальном сечении, принимая на расстоянии от опоры не менее h0. условие выполняется, следовательно, прочность наклонной полосы на сжатие обеспечена. Расчет по наклонным сечениям на действие поперечных сил Определяем усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента Поперечную арматуру учитывают в расчете, если соблюдается условие условие выполняется, следовательно, поперечная арматура учитывается в расчете. Момент воспринимаемый бетоном при действии поперечной силы φb2 – коэффициент, принимаемый равным 1,5. Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения тогда , но не менее h0 и не более3h0 Принимаем . Длину проекции наклонной трещины c0 принимают равным c, но не менее h0 и не более2h0. Принимаем . Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой Поперечная сила, воспринимаемая бетоном но не более и не менее Принимаем Qb = 164,85 кН. Определяем поперечную силу Q с учетом возможности отсутствия временной нагрузки на приопорном участке длиной с Проверяем условие , то есть прочность по наклонным сечениям на действие поперечных сил у опор В и С обеспечена. На средних опорах В и С концы стержней нижней арматуры неразрезного ригеля приварены к закладным деталям, что обеспечивает анкеровку продольной арматуры, поэтому расчет прочности наклонных сечений на действие момента не производим. 3.4.2. Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил у опоры АМаксимально допустимый шаг стержней поперечной арматуры у опоры А в соответствии с п. 10.3.13 [3] В соответствии с п. 3.2.22 [8] шаг поперечной арматуры, учитываемой в расчете, должен быть не более где В расчет принимаем наименьшее значение шага поперечной арматуры с округлением в меньшую сторону кратно 50 мм. Принимаем поперечную арматуру dw = 8 мм (из расчета у опор В и С) класса А500C, с площадью поперечного сечения трех стержней с шагом . Расчет по полосе между наклонными сечениями φb1 – коэффициент, принимаемый равным 0,3; Q – поперечная сила в нормальном сечении, принимая на расстоянии от опоры не менее h0. условие выполняется, следовательно, прочность наклонной полосы на сжатие обеспечена. Расчет по наклонным сечениям на действие поперечных сил Определяем усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента Поперечную арматуру учитывают в расчете, если соблюдается условие условие выполняется, следовательно, поперечная арматура учитывается в расчете. Момент воспринимаемый бетоном при действии поперечной силы Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения тогда , но не менее h0 и не более3h0 Принимаем . Длину проекции наклонной трещины c0 принимают равным c, но не менее h0 и не более2h0. Принимаем . Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой Поперечная сила, воспринимаемая бетоном но не более и не менее Принимаем Qb = 147,9 кН. Определяем поперечную силу Q с учетом возможности отсутствия временной нагрузки на приопорном участке длиной с Проверяем условие , то есть прочность по наклонным сечениям на действие поперечных сил у опоры А обеспечена. Расчет по наклонным сечениям на действие моментов Расчет на действие момента производят для наклонных сечений, расположенных в местах обрыва продольной арматуры, а также у грани крайней свободной опоры балок и у свободного конца консолей при отсутствии у продольной арматуры специальных анкеров. Расчет по прочности ригеля по наклонным сечениям на действие моментов выполняем согласно п. 8.1.35, 10.3.21 – 10.3.28 СП 63.13330 [3] с учетом рекомендаций п. 3.2.30 – 3.2.33 пособия к СП 63.13330 [8]. Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям на действие моментов производят из условия (3.69) [8] (или усл. (8.63) [3]) где M – момент в наклонном сечении с длинной проекции c на продольную ось элемента, определяемый от внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, относительно конца наклонного сечения, противоположного концу, у которого располагается проверяемая продольная арматура, испытывающая растяжение от момента в наклонном сечении;Ms – момент, воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей наклонное сечение, относительно противоположного конца наклонного сечения; Msw – момент, воспринимаемый поперечной арматурой, пересекающей наклонное сечение, относительно противоположного наклонного сечения. В первом приближении выполняем расчет ригеля по прочности по наклонному сечению на действие момента из условия, что у грани крайней свободной опоры ригеля (опоры А) верхний ряд нижней арматуры (3Ø16 мм) не доводит до опоры, а у оставшегося нижнего ряда арматуры (3Ø16 мм) отсутствуют специальные анкера (см. табл. 10). Определяем расстояние от конца продольной арматуры до точки пересечения с ней наклонного сечения , где 30 мм – защитный слой в торце продольного стержня на опоре. Определяем расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном (10.2) [3] где η1 =2,5 для горячекатаной арматуры периодического профиля (класса А500С) – коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры; η2 = 1 при диаметре продольной арматуры (диаметр продольной арматуры 16 мм) – коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rs на бетон, определяем по формуле (10.1) [3] где As и us – соответственно площадь поперечного сечения одного анкеруемого стержня и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня. Анкеруемый арматурный стержень в крайнем пролете диаметром 16 мм, площадью поперечного сечения , периметром . Устанавливаем значение коэффициента α, учитывающего влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры, и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки. Для ненапрягаемой арматуры при анкеровке стрежней периодического профиля с прямыми концами без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стрежней принимают α = 1,0. Определяем длину анкеровки по формуле (3.74) [8] (или (10.3) [3]) где As,cal и As,ef – площади поперечного сечения арматуры, требуемая по расчету и фактически установленная соответственно, для данного расчета принимается . В любом случае фактическая длина анкеровки принимается Принимаем . При пересечении наклонного сечения продольной растянутой арматурой, не имеющей анкеров в пределах зоны анкеровки, усилие Ns определяется по формуле (3.73) [8] (или (10.3) [3]) В случае приваривания к продольным растянутым стержням поперечной арматуры Ns увеличивается на величину усилия Nw, связанного с сопротивлением бетона раскалыванию от действия поперечных сил анкерующих стержней где nw – количество приваренных стержней по длине ls;dw – диаметр привариваемых стержней (поперечной арматуры); φw – коэффициент, принимаемый по табл. 3.4 [8] в зависимости от dw. Принимаем dw = 8 мм, nw = 2·3+1=7, φw = 150. Но не более усилия, связанного с прочностью самих поперечных анкерующих стержней Принимаем Nw = 49,39 кН. Тогда усилие в продольной растянутой арматуре Ns будет равно При этом значение Ns принимается не более максимального значения Ns,max, вычисленного по тем же формулам при α = 0,7. В любом случае фактическая длина анкеровки принимается Принимаем . Находим максимальное значение усилия в продольной растянутой арматуре Принимаем Ns = 187,93 кН. Определим плечо внутренней пары сил при наличии сжатой арматуры Принимаем zs = 408,4 мм. Рис. 25. К расчету ригеля по наклонным сечениям на действия момента Момент, воспринимаемый продольной арматурой, определяем по формуле (3.70) [8] (или (8.64) [3]) Усилие в поперечной арматуре (хомутах) на единицу длины элемента (3.48) [8] (или (8.59) [3]) Поперечная сила в начале наклонного сечения Определим длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения при действии равномерно распределенной нагрузки по формуле (3.76) [8] кроме того, с принимают в пределах Принимаем с = 0,52 м. Момент, воспринимаемый поперечной арматурой, определяем по формуле (3.71) [8] (или (8.65) [3]) Момент в наклонном сечении определяем как момент в нормальном сечении, расположенном в конце наклонного сечения, то есть на расстоянии от точки приложения опорной реакции, равной Проверяем условие условие выполняется, т.е. если верхний ряд нижней арматуры (3Ø16 мм) не доводим до опоры, а у оставшегося нижнего ряда арматуры (3Ø16 мм) отсутствуют специальные анкера, то прочность по наклонным сечениям на действие моментов у опоры А обеспечена. 3.4.3. Определение шага поперечной арматуры в средней части крайнего пролетаМомент, воспринимаемый бетоном при действии поперечной силы Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения , но не менее h0 и не более3h0 Принимаем . Поперечная сила, воспринимаемая бетоном но не более и не менее Принимаем Qb = 84,0 кН. Проверяем условие , т. е. поперечная сила не может быть воспринята только бетоном. Максимально допустимый шаг стержней поперечной арматуры в элементах, в которых поперечная сила не может быть воспринята только бетоном в соответствии с п. 10.3.13 [3] В соответствии с п. 3.2.22 [8] шаг поперечной арматуры, учитываемой в расчете, должен быть не более где В расчет принимаем наименьшее значение шага поперечной арматуры с округлением в меньшую сторону кратно 50 мм. Принимаем поперечную арматуру dw = 8 мм (из расчета у опор В и С) класса А500C, с площадью поперечного сечения трех стержней с шагом . Определяем усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента Поперечную арматуру учитывают в расчете, если соблюдается условие условие выполняется, следовательно, поперечная арматура учитывается в расчете. Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения тогда , но не менее h0 и не более3h0 Принимаем . Длину проекции наклонной трещины c0 принимают равным c, но не менее h0 и не более2h0. Принимаем Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой Поперечная сила, воспринимаемая бетоном но не более и не менее Принимаем Qb = 147,9 кН. Проверяем условие , то есть прочность по наклонным сечениям на действие поперечных сил в средней части крайнего пролета ригеля обеспечена при шаге поперечных стержней 200 мм. 3.4.4. Определение шага поперечной арматуры в средней части среднего пролетаЗначение поперечной силы Qb, воспринимаемой бетоном при расчете без учета поперечной арматуры, принимаем из п. 3.4.3 Qb = 84,0 кН. Проверяем условие , т. е. поперечная сила не может быть воспринята только бетоном. Максимально допустимый шаг стержней поперечной арматуры в элементах, в которых поперечная сила не может быть воспринята только бетоном в соответствии с п. 10.3.13 [3] В соответствии с п. 3.2.22 [8] шаг поперечной арматуры, учитываемой в расчете, должен быть не более где В расчет принимаем наименьшее значение шага поперечной арматуры с округлением в меньшую сторону кратно 50 мм. Принимаем поперечную арматуру dw = 8 мм (из расчета у опор В и С) класса А500C, с площадью поперечного сечения трех стержней с шагом . Определяем усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента Поперечную арматуру учитывают в расчете, если соблюдается условие условие выполняется, следовательно, поперечная арматура учитывается в расчете. Определяем длину проекции невыгоднейшего наклонного сечения тогда , но не менее h0 и не более3h0 Принимаем . Длину проекции наклонной трещины c0 принимают равным c, но не менее h0 и не более2h0. Принимаем Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой Поперечная сила, воспринимаемая бетоном но не более и не менее Принимаем Qb = 147,9 кН. Проверяем условие , то есть прочность по наклонным сечениям на действие поперечных сил в средней части крайнего пролета ригеля обеспечена при шаге поперечных стержней 200 мм. Окончательно устанавливаем в ригеле поперечную арматуру диаметром 8 мм класса А500С на приопорных участках длиной у опоры А с шагом 200 мм; у опор В и С с шагом 200 мм. на средних участках крайнего пролета с шагом 200 мм; среднего пролета с шагом 200 мм. 3.4.5. Определение мест обрыва стержней продольной арматурыСогласно п. 7.4.13 [1] отдельные стержни верхней опорной арматуры целесообразно обрывать в пролете, так чтобы была обеспечена прочность по моменту наклонных сечений, начинающихся от конца оборванного стержня. Отдельные стрежни ненапрягаемой нижней арматуры, полученной из расчета на действие максимального пролетного момента, целесообразно не доводить до опоры в соответствии с п. 7.4.14 [1]. Точка теоретического обрыва соответствует нормальному сечению, в котором несущая способность этого сечения без учета обрываемой арматуры равна внешнему изгибающему моменту [15]. Для проверки экономичности армирования ригеля и прочности всех его сечений строят эпюру арматуры (эпюру материалов). Ординаты эпюр вычисляют как моменты внутренних сил в рассматриваемых сечениях ригеля. Эпюра арматуры в месте 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 пересекает эпюру М, прочность недостаточна [5]. Построение эпюры арматуры 1) Составляется таблица 11, в которой указываются диаметры подобранной арматуры, диаметры обрываемой арматуры и рассчитывается изгибающий момент, воспринимаемый сечением после обрыва арматуры 2) В масштабе вычерчиваются все перераспределенные эпюры моменты и по- перечных сил, затем графически определяются точки теоретического обрыва. 3) Обрываемые стержни заводят за место теоретического обрыва на длину w где Q – поперечная сила от расчетных нагрузок в месте теоретического обрыва стержней при соответствующей схеме загружения; – диаметр обрываемых стержней; – усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента. Обрываемые стержни соединяются ванной или стыковой сваркой. Кроме того расстояние от мест обрыва стержней до сечения, где арматура используется с полным расчетным сопротивлением, должно быть не менее длины анкеровки арматуры lan, определяемой согласно п. 10.3.25 [3]. Рис. 26. Обрыв растянутых стержней на опоре и в пролете 1 – точки теоретического обрыва; 2 – эпюра моментов; Мult – предельный момент без учета обрываемой арматуры Определяем расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном согласно п. 10.3.24 [3] где η1 – коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным 2,5 для горячекатаной арматуры периодического профиля (класса А500С); η2 – коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным 1,0 при диаметре продольной арматуры (диаметр продольной арматуры 16 мм, см. табл. 10). Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rs на бетон, определяем по формуле (10.1) [3] где As и us – соответственно площадь поперечного сечения одного анкеруемого стержня и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня. Анкеруемый арматурный стержень в крайнем пролете диаметром 16 мм, площадью поперечного сечения , периметром . Для ненапрягаемой арматуры при анкеровке стрежней периодического профиля с прямыми концами без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стрежней принимают α = 1,0. Определяем длину анкеровки где и – площади поперечного сечения арматуры, требуемая по расчету и фактически установленная соответственно ( В любом случае фактическая длина анкеровки принимается Принимаем Расчеты по определению мест обрыва стержней сведены в таблицу 11. Таблица 11
Таблица 12 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||