Компоновка ригеля. Конструктивная и расчетная схема. Определение размеров ригеля. Конструкция кровли. Назначение класса бетона и арматуры

Нагрузок на 1 м² перекрытия

Нагрузка	Норматив, нагрузка  qn кПа	Коэф. надежности	Расчетная нагрузка qp,кПа
I.Постоянная (g). 1.Два слоя техноэласта  р = 900 кг/м3, t= 7 мм. 2.Утеплитель (izover) р = 35 кг/м3 ,t = 200 мм.(0,35*0,2=0,07 кПа) 3.Один слой линкрома р = 900 кг/м3 ,t = 2 мм.(9*0,002=0,0018 кПа) 4.Стяжка для создания уклона (керамзитобетон) р = 1200 кг/м3 , t= 50 мм.(12*0,003=0,018 кПа) 5.Ж/б плита многопустотная р = 2500 кг/м3 ,t= 220 мм	0,063 0,07 0,018 0,018 3,2 3,2 0,895	1,2 1,2 1,2 1,3 1,1 1,1	0,0756 0,084 0,0216 0,0234 3,52 3,52 0,985
Итого постоянная	3,37		q = 3,72
П. Временная. Полное значение (кратковременная нагрузка на перекрытие).	1,68	-	v= 2,4
ПОЛНАЯ НАГРУЗКА:	5,05		6,12

Нагрузка на 1м.п. плиты с учетом коэффициента надежности γ_n= 0,95 (для 2-го уровня ответственности). Полная нагрузка с учетом веса ригеля:

2.3. Назначение класса бетона и арматуры.

Для расчета принимаем ригель предварительно напряженный, в котором расположится напрягаемая арматура A-IV, принимаем в соответствии с пособием по проектированию железобетонных конструкций - класс В-20. С целью учета длительности действия нагрузки на прочность бетона, принимаем коэффициент условий работы γ_В2=0,9 (20. табл.15). Расчетное сопротивление бетона при γ_В2=0,9: R_b= 10,35МПа, R_bt = 0,81 МПа (20. табл.13).

Рабочая арматура класса A-IV: R_sn = 590 МПа, R_s = 510 МПа (20. табл.19*). Арматура натягивается на упоры формы электротермическим способом. В качестве поперечной и конструктивной арматуры принимаем арматуру класса Bp-I,

R_sn = 490МПа, R_s = 410 МПа, R_sw270 МПа (20. табл.19*). Рабочая арматура натягивается на упоры формы электротермическим способом, а обжатие бетона формы производится усилием напрягаемой арматуры. При достижении прочности Rbp = 0,5 * Rbn = 0,5 * 11 = 5,5МПа бетона изделия производится тепловая обработка (пропарка). Предварительное напряжение принимаем          σ_SD = 0,6 * Rsn = 0,6 * 590 = 354 МПа. Проверяем условие:

σ_SD + р < Rs.ser (18. стр.250)

 где р = 30 + 360 / L = 30 + 360/6 = 90 МПа,

L =6м - длина натягиваемого стержня.

σ_sp + р = 354 + 90 = 444 < Rs,ser = 590

σ_sp–p = 354 – 90 = 264 > 0.3 * Rs,ser  = 0.3 * 590 = 177 МПа, т.е. условие прочности выполняется.

Вычисляем коэффициент точности напряжения.

γ_sp = l ± ∆γ_sp (18. стр.254)

γ_sp = 0.5 * p * (1 +1/)/σ_sp

где n_p - число напрягаемых стержней.

Расстояние между осями рабочих стержней должно быть не более 2 * h

2h = 2 * 450 = 900мм. Принимаем n_p = 2.

∆γ_sp = 0,5 * 90 * (1 + 1/) / 354 = 0,21

При благоприятном влиянии предварительного напряжения

γ_sp = l - ∆γ_sp = 1-0,21=0,79

Предварительное напряжение с учетом точности натяжения

Σ_sp < γ_sp * σ_sp = 0,79 * 354 = 279,65 МПа

2.4. Расчет ригеля по нормальному сечению

     

Так как. полки ригеля расположены в нижней растянутой зоне, то сечение ригеля принимаем прямоугольное, размерами 300 * 450:

b = 300 мм, h = 450мм, а =50 мм, ho = h - a = 400 мм.

Граничное   значение   относительной   высоты   сжатой   зоны   бетона  

ξ_R = 0,56 (18. табл. 7.6.)

σ_sR = Rs + 400 - σ_sp = 500  МПа, т.к. γ_B2 = 1

α_R = ξ_R * (1 – 0.5 *ξ_R) = 0,56 * (1 – 0,5 * 0,56) = 0,40          α_R > A₀ 

0,307 < 0,40 - условие  выполняется.

Сжатая арматура по расчету не требуется т.к. Ао = 0,257 —►η и ξ (18. стр. 255).

Определяем площадь сечения напрягаемой арматуры, Asp, при отсутствии напряженной арматуры Аs = 0

γ_s6 = η - (η -l) * ((2 * ξ/ ξ_R)-1) = 1.14 < η=1,2 .

η = 1,2 для арматуры класса A-IV принимаем γ_s6= 1,14

м²=8,095см²

Принимаем 3 О 22 A_sp = 11,4 см², фактическая несущая способность ригеля

составляет M_сеч= R_b *b *X * (h_o-0,5 * X)

М_сеч=R_b*b*Х*(h₀-0,5*Х)

М_сеч = 10350 * 0,3 * 0,16*(0,4 - 0,5 * 0,16) = 158,98 кНм

М_сеч  > М_max

 158,98 > 152,5- условие прочности  выполняется.

Определяем процент армирования:

М = A_sp/b * h₀= 0,00114 * 100% /0,3 * 0,4 = 0,63% >M_min = 0,1%

2.5. Расчет ригеля по наклонному сечению.

Проверяем условие прочности без поперечного армирования.

Q_max< 2.5 * R_bt * b * h₀ = 2,5 * 810 * 0,3 * 0,4 = 243кН

113,8 < 243кН - условие прочности выполняется.

Q > Q_b

φ_b4 = 1,5 - для тяжелого бетона (14, табл.21 )

<0,5

N = Р = σ_sp * A_sp = 279,65 * 0,00114 =318,8 кН

q₁ = (q + ) * l * γ_n+q_pиг. * γ_n = (5,03 + )  * 6 * 0,95 + 4,6 * 0,95 = 33,04 кН/м

Принимаем С = C_max = 2,5 * ho =2,5 * 0,4 = 1 м.

Q_b = 1,5 * (1 + 0,217) * 810 * 0,3 * 0,4²/ 1 = 77,57кН

Q = Q_max–qi * c = 113,8 – 33,04 * 1 = 80,76 кН

80,76 < 77,57 - условие прочности не выполняется, значит постановка хомутов по расчету необходима.

Устанавливаем арматуру по конструктивным требованиям.

На приопорном участке шаг хомутов равен S <  < 150, т.к.

h = 450, тогда S =  > 150, принимаем шаг хомутов S = 150 мм.

Диаметр поперечной арматуры принимаем 1/4 диаметр рабочей арматуры.

d_sw  =  * d_p =  * 22 = 4,5мм.

В соответствии со СНиП «Нагрузки и воздействия» и с учетом того, что ригель воспринимает равномерно распределенную нагрузку и поперечную силу.

Q_max= 113,8 кН будет иметь место только у торцов ригеля, а в середине она равна нулю, каркасы с поперечной арматурой по расчету ставятся на при опорных участках =  * 5,66 = * l_риг= 1,42м.

Принимаем 2 каркаса из арматуры Вр-1  О 5мм.

A_sw = 0,39см²  R_sw=260MПa.

В середине пролета шаг хомутов равен h < 500,

S₂ = 3 * 450/4 = 337,5 = 300 мм.

Принимаем арматуру Вр-1 Ο 5 мм; R_sw = 260 МПа.

2.6. Расчет поперечной арматуры.

Q_{b min} = φ_b3 * (l+φ_n) * R_bt * b * h_o

φ_b3 - для тяжелого бетона.

Q_{b min} = 0,6 *( 1 + 0,33) * 810 * 0,3 * 0,4 =77,57кН

Определяем погонное усилие, воспринимаемое поперечной арматуры.

q_sw=R_sw * = 260000 * = 67,6кН/м

q_sw=  =  =96,96 КН/м

67,6 < 96,96 - условие не выполняется.

увеличиваем диаметр поперечной арматуры, принимаем

A-I 2 Ο 8 A_sw =1,01 см²  R_sw = 175 МПа

q_sw =175000 * = 117,8 кН/м

117,8 > 96,96 – условие прочности выполняется.

Находим шаг поперечной арматуры.

S_max =  = =0,72 > 0,15м

Находим момент воспринимаемый бетоном

M_В=φ_b2*(1+φ_n)*R_bt*b*h₀²=2 *(1+0,33) * 810 * 0.3 * 0.4² =103,42кН/м

Находим длину проекции наклонной части

C = ==1,76м

С ≤  =  = 1,33 < 1,63м,

Принимаем С=1,33 м.

Находим поперечную силу, воспринимаемую бетоном.

Q_b =  = = 77,76 кН

Q_b > Q_bmin 

 77,76кН > 77,57кН.

Находим поперечную силу в вершине наклонного сечения

Q = Q_max–q₁ * С = 113,8 – 33,04 * 1,33 = 69,9kH

Находим расчетную длину наклонного сечения.

С₀ = =  = 0,87 м,

но не более С и не более 2ho, а также не менее ho, если С > h_o ,

С₀ < C;

Co≤ 2h₀;

С₀ > h_o

0,87 > 0,4.

0,87м < 1,76 м;

0,87 > 0,8 - условие не выполняется, значит принимаем

С = 2 * h₀ = 0,8 м. - длина проекции наклонного сечения.

Находим поперечную силу воспринимаемую поперечной арматурой

Q_sw = q_sw * С₀ = 117,8 * 0,8 =  94,24кН.