Проектирование стального каркаса пятиэтажного здания в г. Березники, имеющего размеры в плане 27*42 м, страница 3

Для армирования примем сетку с диаметром стержней 4мм, и с размером ячейки 70мм, для которой процент армирования равен μ=0,47%, получим:

кПа, откуда несущая способность армированного простенка равна:

кН

несущая способность простенка обеспечена.

4. Расчет узла опирания ригеля на простенок 

4.1 Расчет кладки на местное сжатие

Расчет производится по формуле:

, где N_c – это продольная сжимающая сила от местной нагрузки. В нашем случае – это нагрузка, передаваемая ригелем на стену кН; A_c – площадь смятия (опирания ригеля), на которую предается нагрузка; ψ – коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки; d – коэффициент, зависящий от материала кладки, принимается по таблице 5.1; R_c – расчетное сопротивление кладки на смятие:

, где 

A_р – расчетная площадь сечения, определяемая для данного случая опирания по формуле  ; с = длина опирания ригеля на стену; ε₁ – коэффициент, зависящий от материала кладки, принимается по таблице 5.1.

Определим площадь смятия  м²

Расчетная площадь м² 

Коэффициент

Расчетное сопротивление кладки МПа

Прочность кладки при отсутствии распределительной плиты , получим

кН>кН

Прочность кладки на местное смятие не обеспечена, поэтому необходимо повысить несущую способность опорного узла, за счет распределительной плиты.

4.2 Определение размеров распределительной плиты

Ширина опорной плиты может быть найдена из условия прочности кладки на местное сжатие , в которое подставлены значения:

              .

В результате получим уравнение

Высоту плиты определяют по формуле:

см

Подставим численные значения:

, откуда м, принимаем м  что кратно размерам кирпича

Высота плиты

м принимаем  м

Проверим прочность кладки в опорном узле. Площадь смятия м². Расчетная площадь сечения м². Коэффициент повышения расчетного сопротивления:

Расчетное сопротивление кладки на смятие  МПа. Несущая способность кладки:

кН>кН

Прочность кладки обеспечена.

Рисунок 7 – Распределение напряжений в опорном узле

4.3 Проверка длинны опирания ригеля.

Длина опирания ригеля  или опорной плиты (размер вдоль ригеля) принимается из условия:

, где – максимальное напряжение в опорном узле; – временное сопротивление кладки сжатию; k=2,0 – для кладки из кирпича и камней всех вдов, а так же крупных блоков.

Максимальное напряжение вычисляется по формуле:

, где  ;   ;  ; b_р – ширина ригеля.

Для вычисления напряжений под распределительной плитой принимаем:

, где E_пл – 0,85∙E_b, E_b – модуль упругости железобетона; E_b – начальный модуль упругости бетона; I_пл – момент инерции опорной плиты; E_кл – модуль упругости кладки, принимаемый равным ;  с – размер опорной плиты вдоль ригеля.

Плита выполнена из бетона класса С^12/15, E_b=26∙10³ МПа, f_cd(R_b)=8МПа. Модуль упругости материала плиты E_пл=0,85∙26∙10³=22,1∙10³МПа.

Модуль упругости кладки МПа.

Момент инерции плиты

м⁴.

Размер плиты в направлении, перпендикулярном направлению распределения (вдоль ригеля), с=0,26м.

Эквивалентная высота плиты

Напряжения в кладке под опорной плитой при значении:

м

МПа

Расстояние м

Максимальные напряжения

МПа<

< МПа.

Следовательно, длина опорной плиты достаточна.

4.4 Расчет опорного узла на центральное сжатие

Расчет производится по формуле:

, где g – коэффициент, зависящий от величины площади A_b опирания железобетонных элементов в узле; A=A_p – суммарная площадь сечения кладки и железобетонных элементов в опорном узле.

Значение коэффициента g определяют по формуле:

Суммарная площадь сечения A=0,364м² (см п. 4.2), площадь опирания железобетонных элементов Aв=Ac=0,052м².

Коэффициент

Несущая способность опорного узла

кН кН

4.5 Расчет анкеров

Сечение анкеров при помощи которых стены крепятся к ригелям, должно быть не менее 0,5см² (d_s=8мм). Оно определяется по усилию, которое вычисляют по формуле: