Проектирование сборных железобетонных плит перекрытия, ригелей и колонн многоэтажного производственного здания (стр. 4 из 5)

4.1 Конструктивная схема ригеля

Для повышения жёсткости каркасов, экономии материалов и уменьшение конструктивной высоты перекрытия ригели рекомендуется проектировать неразрезными. Он состоит из отдельных сборных железобетонных элементов, объединённых в неразрезную систему при монтаже.

Рис. 10 Конструктивные параметры сечения ригеля

Ориентировочная высота ригеля может быть вычислена по формуле:

, где

l₂— расстояние между разбивочными осями поперёк здания, см;

q^/= 12,3 кН / м²— расчётная нагрузка на 1 м² панели, кН/м² (табл. 1 ПЗ)

l₁— расстояние между разбивочными осями вдоль здания, м.

Высоту ригеля принимаем кратной 5 см.

4.2 Расчетная схема ригеля и нагрузки

Расчётный пролёт среднего ригеля - расстояние между гранями колонн, м:

l_{о ср} = l₂- b_k

b_k – размер сечения колонны (ориентировочно принимаю 0,3 м).

l_{о ср} = 6,3 – 0,3 = 6,0 м

Расчётная постоянная нагрузка на ригель, кН/м, определяется путём умножения постоянной нагрузки на 1 м², подсчитанный при расчёте панели, на ширину грузовой площади, равной номинальной длине панели, с учётом веса 1 п.м. ригеля принятого сечения:

, где

А_риг – площадь поперечного сечения ригеля, м²

А_риг = b_p · h_p+ 0,0675

b_p≈ (0,3-0,4)h_p ≥ 200

b_p=(0,3-0,4) ·70=30 см=0,3 м

А_риг =0,3 ·0,7 + 0,0675 = 0,2775 м²

γ_f– коэффициент надёжности по нагрузке, принимается равным 1,1;

- расчётная нагрузка от собственного веса панелей и веса пола;

l_пан –номинальная длина панели, при опирании панели поверху ригеля l_пан= l₁ = 5,9 м

Расчётная временная нагрузка.

где P’= 7,56 кН /м² – временная нагрузка, кН/м²; (табл. 1 ПЗ)

l₁ – длина, м.

Полная нагрузка на ригель будет равна:

q = q_p+ P= 35,6 + 44,6 =80,2 кН /м²

4.3 Статический расчет

Изгибающие моменты в сечениях ригеля определяются с учётом перераспределения усилий. Подсчёт ординат огибающей эпюры производится по формуле:

M_i=βi∙q∙l₀²

М_i – изгибающий момент, кН∙м;

β_i – коэффициент определённый по данным рис. 3 [2]

l₀ –расчётный пролёт среднего ригелей, м.

M⁺₆ = β₆∙ q · l₀²= 0,018 80,2 · 6² = 51,97 кН · м

M⁺₇ = β₇∙ q · l₀²= 0,058 ·80,2 ·6² = 167,46 кН · м

M⁺_max = β_max∙ q · l₀²= 0,0625·80,2 ·6² = 180,45 кН · м

M^–₅ = β₅∙ q · l₀²= -0,091 ·80,2 ·6² = -262,74 кН · м

M^–₆ = β₆∙ q · l₀²= -0,041 ·80,2 ·6² = -118,38 кН · м

M^–₇ = β₇∙ q · l₀²= -0,014 ·80,2 ·6² = -40,42 кН · м

4.4 Расчет по предельным состояниям первой группы

4.4.1 Исходные данные

Для ригелей рекомендуется: применять бетоны классов В20-В30, рабочую арматуру - из арматурной стали класса А-III, поперечную – из арматурной стали классов А-III или А-II.

4.4.2 Расчет прочности нормальных сечений

По максимальному значению изгибающего момента уточняется размер поперечного сечения ригеля. Ввиду определения изгибающих моментов с учётом образования пластических шарниров значения коэффициентов ξ и α₀ ограничиваются соответственно величинами 0,25 и 0,289 в опорном сечении.

По принятым значениям параметров сечения ригеля проверяется условие:

Полезная (рабочая) высота сечения ригеля, см. h₀= h – a = 70 – 5= 65 см

h = 70 см– принятая высота сечения, см;

b = 30 см – ширина сечения ригеля, см;

а – 5 см при расположении арматуры в два ряда;

а – 3 см при расположении арматуры в один ряд;

М – наибольший по абсолютной величине опорный изгибающий момент, Н см.

Принимаем:

h = 60 см– принятая высота сечения, см;

b = 25 см – ширина сечения ригеля, см;

h₀= h – a = 60 – 5= 55 см

Подбор требуемого сечения производим в следующем порядке:

· На опоре.

По табл. 7 [2] определяется относительное плечо внутренней пары сил ν = 0,843

Определяется требуемая площадь сечения продольной арматуры, см²;

По сортаменту [2, табл. 8] подбираем необходимое количество стержней арматуры с площадью A_s≥ A_s₁ и диаметром не менее 12 мм.

Принимаю3 Ø 28 А–III с А^ф_s = 18,47 см²

· В пролёте.

По табл. 7 [2] определяется относительное плечо поперечной силы ν = 0,898

Определяется требуемая площадь сечения продольной арматуры, см²;

Принимаю4 Ø 18 А–III с А^ф_s = 10,18 см²

· Монтажная арматура.

По табл. 7 [2] определяется относительное плечё поперечной силы ν = 0,995

Определяется требуемая площадь сечения продольной арматуры, см²;

Принимаю2 Ø 20 А–III с А^ф_s = 6,28 см²

4.4.3 Построение эпюры материалов

Для двухрядной арматуры:

а = 5 см

h₀ = h – a = 60 –5 =55 см

1-1:

Определение высоты сжатой зоны, см.

Определяется несущая способность сечения, Н∙см,

М_u₁= R_b∙ b· х ∙ (h₀– 0,5 · x) ∙ 100 = 13,05 · 25 · 11,39 ·(55 – 0,5 · 11,39) · 100 = 183,22 · 10⁵кН · м

Определение высоты сжатой зоны, см.

Определяется несущая способность сечения, Н∙см,

М_u₂= R_b∙ b· х ∙ (h₀– 0,5 · x) ∙ 100 = 13,05 · 25 · 5,69 ·(55 – 0,5 · 5,69) · 100 96,82 · 10⁵кН · м

Для однорядной арматуры:

а = 3 см

h₀ = h – a = 60 –3 =57 см

3-3:

Определение высоты сжатой зоны, см.

Определяется несущая способность сечения, Н∙см,

М_u₃= R_b∙ b· х ∙ (h₀– 0,5 · x) ∙ 100 = 13,05 · 25 · 7,03 ·(57 – 0,5 · 7,03) · 100 = 122,67 · 10⁵кН · м

4-4:

Определение высоты сжатой зоны, см.

Определяется несущая способность сечения, Н∙см,

М_u₄= R_b∙ b· х ∙ (h₀– 0,5 · x) ∙ 100 = 13,05 · 25 · 20,66 ·(57 – 0,5 · 20,66) · 100 = 314,57 · 10⁵кН · м

5. Проектирование колонны первого этажа

5.1 Конструктивная схема

Колонны многоэтажных промышленных зданий состоят из сборных ж/б элементов длиной, кроме элемента 1-го этажа, равной высоте этажа. Для опирания ригелей перекрытия колонны снабжены консолями. Стыки элементов колонн для удобства работ по соединению устраиваются на расстоянии 500—800 мм выше уровня панелей перекрытия.

5.2 Расчетная схема, нагрузки, усилия

Нагрузка на колонну собирается как сумма опорных давлений на консоли по всем этажам здания и веса самой колонны.

Полное расчётное усилие, кН, в колонне вычисляется по формуле: