Железобетонные конструкции каркаса многоэтажного промышленного здания (стр. 8 из 14)

q_sw = 2,707 кН/см > 0,709 кН/см, условие выполняется.

· Требуемый диаметр поперечных стержней из формулы (81) СНиП [2]:

В поперечном сечении ригеля устанавливается два каркаса с поперечной арматурой, поэтому принимаем по сортаменту 2Æ14 А-III (А_sw = 3,08 см²).

Условие d ≥ D/3 выполняется: d = 14 мм > 36/3 = 12 мм.

· Максимально допустимый шаг, свыше которого трещины появляются между поперечными стержнями и усилия полностью передаются на бетон:

; условие S ≤ S_max выполняется.

3-й этап (проверочный). Найдём несущую способность наклонного сечения с принятым армированием.

· Интенсивность поперечного армирования (усилие в поперечных стержнях, отнесённое к единице длины элемента):

· Длина проекции опасной наклонной трещины по ф-ле (80) СНиП [2]:

· Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном:

· Поперечное усилие, воспринимаемое арматурой:

Q_sw = q_sw с₀ = 3,573×75,61 = 270,15 кН.

· Как уже отмечалось, Q_b = Q_b + Q_sw = 270,15 + 270,15 = 540,30 кН > Q = 470,27 кН.

Таким образом, прочность элемента на действие поперечной силы по наклонной трещине обеспечена.

Проверка: поперечные усилия, воспринимаемые бетоном и арматурой, примерно равны (Q_b = Q_sw), что подтверждает правильность принятой ранее предпосылки.

4.3.4. Проверка прочности на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами

· Коэффициент, учитывающий вид бетона:

j_b₁ = 1 – bR_b g_b₂ = 1 – 0,01×14,5×0,9 = 0,870.

Здесь β = 0,01 для тяжелого бетона; R_b следует брать в МПа.

· Коэффициент приведения площади сечения арматуры к площади сечения бетона (отношение модулей упругости):

· Коэффициент поперечного армирования сечения:

· Коэффициент, учитывающий влияние поперечной арматуры:

;

· Условие проверки (ф-ла (72) СНиП [2]):

Q = 470,27 кН < 661,21 кН.

· Проверка выполняется, значит, прочность сечения на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами обеспечена.

4 Все необходимые расчеты теперь выполнены, и мы размещаем стержни арматуры в соответствии с принятым шагом, показывая их на арматурных чертежах. Это пригодится для следующего расчёта, который будет частично графическим.

4.4. Обрыв продольной арматуры в пролёте

В целях экономии металла часть продольной арматуры (не более 50% расчётной площади) может не доводиться до опор, а обрываться в пролете там, где она уже не требуется согласно расчету прочности элемента по нормальным стержням.

Обрываемые стержни должны быть заведены за место своего теоретического обрыва на некоторую длину заделки w, на протяжении которой для гарантии условия прочности наклонных сечений на действие изгибающего момента отсутствие обрываемых стержней компенсируется поперечной арматурой.

А. Построение эпюры материалов

Вычисляем значение изгибающих моментов, воспринимаемых нормальным сечением железобетонного элемента с полным количеством арматуры (4 стержня) и с уменьшенным её количеством (2 стержня), используя формулу:

М_s = R_sA_sz_b = 36,5×A_sz_b,

где z_b – плечо внутренней пары сил (расстояние от равнодействующей усилий в продольной арматуре до равнодействующей усилий в сжатой зоне):

z_b = h₀ – 0,5х,

где х – высота сжатой зоны элемента, определяется из условия равенства равнодействующих усилий в растянутой и сжатой зонах сечения:

Результаты расчёта приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Определение несущей способности нормальных сечений ригеля

Армирование	А_s, см²	h₀, см	х, см	z_b, см	М_s, кН×см	М, кН×см
4Æ36	40,72	65,75	45,56	42,97	63 868	60 799
2Æ36	20,36	69,5	22,78	58,11	43 185	-
4Æ28	24,63	67,5	27,56	53,72	48 296	43 400
2Æ28	12,32	70,5	13,78	63,61	28 603	-
4Æ25	19,63	68,5	21,96	57,52	41 212	34 098
2Æ25	9,82	71	10,99	65,51	23 480	-

В последней графе таблицы приведены расчётные значения изгибающих моментов от внешней нагрузки. Для обеспечения прочности нормального сечения необходимо соблюдение условия: М_s³ М.

4 Для дальнейшего продолжения расчёта необходимо уже начертить схему поперечного армирования ригеля и эпюры внутренних усилий.

· Найденные значения несущей способности нормального сечения откладываем на эпюре изгибающих моментов от внешних нагрузок. Точки, в которых отложенные ординаты, соответствующие уменьшенному количеству арматуры, пересекаются с эпюрой моментов от внешних нагрузок, являются местами теоретического обрыва продольных стержней. Измеряем координаты этих точек от опор l, соответствующие им значения поперечных сил Q и шага поперечной арматуры S; заносим эти данные в таблицу 4.3. Наносим штриховку в зонах запаса прочности, в результате получаем так называемую эпюру материалов.

Б. Определение длины заделки арматурных стержней.

· Длина стержня w, на которую он должен быть заведён за место своего теоретического обрыва, определяется из условия обеспечения прочности наклонного сечения на действие изгибающего момента:

, где

D – диаметр продольного стержня; Q – расчётное поперечное усилие в месте теоретического обрыва стержня; q_sw – интенсивность поперечного армирования (частично она определена в п. 4.3.3):

· Кроме того, из условия обеспечения надежной анкеровки расстояние w принимается не менее 20 диаметров продольного стержня: w ³ 20D; тогда w_max = max {w; 20×D}.

· Определение длины заделки w продольных арматурных стержней производится в табл. 4.3. Принятая в качестве окончательной длины заделки w_max (кратная 50 мм, с округлением в большую сторону) указывается на эпюре материалов. Фактически обрываемый стержень необходимо завести за ближайший продольный стержень на величину не менее диаметра обрываемого стержня D.

Таблица 4.3

Определение длины заделки арматурных стержней

#	l, мм (графич.)	Q, кH (графич.)	S, см	q_sw, кH/см	D, см	w, cм	20×D, см	w_max, см
1	1 200	200	25	3,573	3,6	46,0	72	75
2	2 800	200	25	3,573	3,6	46,0	72	75
3	500	420	25	3,573	2,8	72,7	64	75
4	500	360	25	3,573	2,8	64,4	64	65
5	2 600	140	25	3,573	2,5	32,1	50	50

4.5. Конструктивное армирование ригеля, опорный узел