Расчет прочности наклонных сечений на изгибающий момент.
Подрезка бетона в опорных участках не позволяет завести продольную армату- ру за грани опор, поэтому, как отмечалось выше, устанавливаем по два дублиру- ющих горизонтальных стержня, заанкеривая их на опорах приваркой к заклад -ным пластинам. Сечение стержней класса А-III подбираем расчетом наклонных сечений на изгибающий момент, из условия
М < Мu = Мs1 + Мsw
где М - внешний изгибающий момент относительно точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне, Мs1 = Rs As1 zs1 - момент усилия в продольной арматуре относительно той же точки, Мsw = qsw с02 / 2 - то же усилий в хомутах.
Проекция опасного наклонного сечения с0 =Qmax /qsw=164900/172=958мм>2h0 = =660мм. Принимаем с0 = 958мм.
М= Qmax lx =164900×1043 = 171,9×106 Н×мм
где lx=с0 + 85=958+85=1043. Величина М определена без учета разгружающего действия q (нагрузка приложена не к верхней грани ригеля, а к полкам).
Мsw = 172×9582/2 = 78,9×106 Н×мм,
Мs1 = М-Мsw = 93×106 Н×мм.
Требуемая площадь арматуры Аs1= Мs1 /( Rs zs1)= 93,0×106 /(365×250)= 1019мм2
(здесь zs1, принято приближенно равным расстоянию между осями сжатой и растянутой арматуры). Ближайшие по сортаменту стержни 2 стержня d=28 мм, А s1= 1232 мм2.
Стержни должны быть заведены в бетон на длину не менее
lan= (ωan Rs /Rb+ ∆λan )d s= (0,7×365/17+11)×28= 728мм
где Rb = 17 МПа (при γb2 = 1), значения коэффициентов ωan и ∆λan приняты для стержневой арматуры периодического профиля [2].
Принимаем с округлением lan= 730мм.
Конструирование ригеля.
Несмотря на внешне простую форму, армирование ригелей представляет собой достаточно сложную задачу. Причиной этого является нижнее расположение полок и наличие подрезки бетона в концевых участках для опирания на скрытые консоли колонн. Здесь невозможно ограничиться, как в плитах или балках, набором плоских или гнутых сварных сеток и каркасов, укладываемых последо- вательно в форму. Перечисленные обстоятельства вынуждают применять слож- ные и трудоемкие в изготовлении пространственные каркасы, затрудняя работу арматурному цеху, но зато облегчая формовочному.
Пространственный каркас КП 1 (см. чертеж) состоит из трех плоских каркасов. Два вертикальных КР 1 включают продольные рабочие стержни d=12мм, А-III (поз. 2), d=28мм, А-III (поз. 4) и распределительные d=5мм, Вр-1 (поз. З), а также поперечные d=8мм, А-III (поз. 1). Горизонтальный каркас КР 2 состоит из продольных рабочих стержней d=25мм, А-III (поз. 3) и распределительных: продольных d=5мм, Вр-1 (поз. 2) и поперечных d=8мм, А-I (поз. 1). Для сборки КП 1 используем отдельные распределительные стержни d=5мм, Вр-1(поз. 3 и 4 на каркасе КП 1), причем стержни поз. 4, кроме того, предупреждают отрыв полок при воздействии нагрузок от плит.
Укороченные продольные стержни d=25мм, А-III каркаса КР 2 имеют точки теоретического обрыва, расположенные на расстоянии т = 1180мм от осей опор (см. чертёж). В этих сечениях
Q = Qmax - qm = 164900-58,61 ×1461 = 79271 Н,
шаг хомутов s = 250 мм, qsw = Rsw Аsw / s = 255×101 /250 = 103 Н/мм.
Отсюда ω = Q/(2qsw)+5ds= 79271/(2×103)+5×25 = 509,8мм. Фактическая длина стержней составляет lw = l0 -2т+2 ω = 5630 - 2×1461 + 2×509,8= 3728 мм с округ- лением lw = 3730 мм.
Поскольку К Р 1 и КР 2, являясь деталями КП 1, сами состоят из деталей, оформляем 2 отдельные таблицы групповых спецификаций: 1-ю для элементов, входящих в ригель (КП 1, М 1), 2-ю - для эл-тов, входящих в КП 1 (КР 1, КР 2). для П-образных стержней (поз. 4 каркаса КП 1), нуждающихся в эскизе, состав- ляем ведомость деталей.
Опорная закладная деталь М 1 включает пластину из стали марки ВСт3пс2 (поз. 1), анкера 4 стержня d=12мм, А-III (поз.2), приваренные к пластине в тавр под слоем флюса, и горизонтальные стержни 2 стержня d=28мм, А-III (поз. 3; подбор см. в разделе «Расчет прочности наклон. сечен. на изгибающий момент). Последние приваривают к поз. 1 ручной дуговой сваркой (электроды Э 42) дву- сторонними швами. Длина каждого шва (с учетом отступления стержней от края пластины на 20 мм и непровара по концам 10 мм) lw = 150 - 20 - 10 = 120 мм. Сварные швы рассчитываем в соответствии с нормами в двух сечениях.
1. По металлу шва из условия N/(βf kf 2lw ) ≤ γwf γc Rwf , где βf = 0,7, kf - катет шва в мм, lw = 120 мм - длина одного шва, Rwf =180 МПа- - расчетное сопротивление шва срезу, γwf = 1, γc = 0,95, N = 365×1232/2=224840Н- -продольное усилие в одном стержне (см. раздел «Расчет прочности наклонных сечений на изгибающий момент»).
Определяем катет
kf = N /( βf 2lw γwf γc Rwf ) = 224840/(0,7×240×1×0,95×180) = 7,82мм.
Принимаем kf = 8 мм.
2. По металлу границы сплавления из условия N/(βz kf 2lw ) ≤ γwz γc Rwz , где βz =1, γwz =1, Rwz = 0,45×Run = 0,45×350 =157,5 МПа - расчетное сопротивле- ние стали по границе сплавления, Run - расчетное сопротивление стали ВСт3пс2 по временному сопротивлению.
224840/(1×6×240)=147,1МПа < 1×0,95×157,5=150МПа.
Прочность швов достаточна.
Диаметр монтажных петель d=14мм, их р-ры назначаем по таблицам учебного пособия и выносим всё это на чертёж.