Расчет прочности наклонных сечений на поперечную силу

Опасные наклонные сечения начинаются там, где резко меняются размеры сечения ригеля, т. е. в углу подрезки (рис.5). Высота сечения здесь h1, ширина b. Продольная растянутая арматура Аs (1), подобранная расчетом прочности нормальных сечений, до опор не доходит, поэтому в опорных участках устанавливаем дополнительную продольную арматуру Аs (2), диаметр которой определим в расчете наклонных сечений на изгиб. Для надежного заанкеривания ее привариваем к опорной закладной пластине толщиной 10 мм. С учетом этого предварительно принимаем а1 = 20 мм, тогда h0 1= h1- а1=360−20=340.

Не приступая к расчету, определим минимальное поперечное армирование по конструктивным требованиям. При h1< h шаг s поперечных стержней (хомутов) на длине, равной ¼ пролета, должен быть не более 150 мм и не более h½. Принимаем s. По условиям сварки диаметр хомутов dsw ? ds, где ds — максимальный диаметр пересекающихся свариваемых стержней. Подбираем значение Аsw по сортаменту.

Проверяем прочность наклонной полосы на сжатие по формуле.

Q? 0,3цw1 цp1 Rb b h0 =0,3*2,31*0,847*15,3*300*340=916*10і.

Коэффициент, учитывающий влияние поперечной арматуры,.

цw1 = 1 + 5 б мw< 1,3=1+5*6,55*0,04=2,31.

здесь б = Es / Eb=6,55; мw=Аsw /(b s)=201/300*150=0,04.

Коэффициент.

цb1 = 1- в Rb =1−0,01*15,3=0,847, где в = 0,01 для тяжелого бетона. Ъ.

Расчет прочности наклонных сечений на изгибающий момент.

Подрезка бетона в опорных участках не позволяет завести продольную арматуру за грани опор, поэтому, как отмечалось выше, устанавливаем по два дублирующих горизонтальных стержня, заанкеривая их на опорах приваркой к закладным пластинам. Сечение стержней класса А-III подбираем расчетом наклонных сечений на изгибающий момент (рис.5) из условия М < Мu = Мs1 + Мsw где М= Qmax lx =367*10і*781=286*106- внешний изгибающий момент относительно точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне, где lx=с0 + 85=696+85=781. Величина М определена без учета разгружающего действия q (нагрузка приложена не к верхней грани ригеля, а к полкам).

Мs1 = Rs As1 zs1 — момент усилия в продольной арматуре относительно той же точки;

Мsw = qsw с02 / 2 =382*696І/2=92,5*106- то же усилий в хомутах.

Требуемая площадь арматуры Аs1= Мs1 /(Rs zs1) = 193,5*106/355*550= 991.

(здесь zs1, принято приближенно равным расстоянию между осями сжатой и растянутой арматуры). Принимаем по сортаменту стержни, А s1 4?18 (1018).

Стержни должны быть заведены в бетон на длину не менее.

lan= (щan Rs /Rb+ ?лan)d s=(0,7*355/1+11)8=2076.

где Rb (при гb2 = 1), значения коэффициентов щan=0,7 и? лan=11 приняты для стержневой арматуры периодического профиля .

Принимаем с округлением lan кратным 10.

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 последовательно в формы. Перечисленные обстоятельства вынуждают применять сложные и трудоемкие в изготовлении пространственные каркасы, затрудняя работу арматурному цеху, но зато облегчая формовочному.

Пространственный каркас КП1 (см. прилагаемые примеры чертежей) состоит из трех плоских каркасов. Два вертикальных КР1 включают продольные рабочие стержни, распределительные и поперечные. Горизонтальный каркас КР2 состоит из продольных рабочих стержней и распределительных: продольных и поперечных. Для сборки КП1 используем отдельные распределительные стержни, которые предупреждают отрыв полок при воздействии нагрузок от плит. Укороченные продольные стержни каркаса КР2 имеют точки теоретического обрыва, расположенные на расстоянии m от осей опор. В этих сечениях.

Q= Qmaxq*т=367*10і-112,4*1,012=253*10і, шаг хомутов s принимаем 200−300мм, qsw=Rsw*Asw /s=230*201*150=308. Отсюда щ= Q/(2* qsw)+5* d s=253*10і/(2*308)+5*8=450. Фактическая длина стержней составляет: lw= l0−2m+2щ=6530−2*1,012+2*450=5406. Принимаем с округлением lw кратным 10. Поскольку каркасы КР1и КР2, являясь деталями каркаса КП1, сами состоят из деталей, необходимо оформить две отдельные таблицы групповых спецификаций: одну для элементов входящих в ригель (КП1, М1), другуюдля элементов, входящих в КП1 (КР1, КР2).

Опорная закладная деталь М1 включает пластину из стали марки ВСт3пс2, анкера, приваренные к пластине втавр под слоем флюса и горизонтальные стержни, которые приварены к пластине ручной дуговой сваркой двусторонними швами. Длина каждого шва (с учетом отступления стержней от края пластины на 20 мм и непровара по концам 10мм) lw= 120 мм. Сварные швы необходимо рассчитывать в соответствии с нормами в двух сечениях:

1. По металлу шва из условия N /(вf*kf*2 lw)? гwf* гс*Rwf, где вf=0,7; kfкатет шва в мм, lw= 120ммдлина одного шва, Rwf =180МПарасчетное сопротивление шва срезу, гwf =1, гс=0,95, N= Rs * Аs½=355*991/2=175 902 — продольное усилие в одном стержне.

Определяем катет kf= N /(вf*2 lw* гwf* гс*Rwf)=175 902/0,7*2*120*1*0,95*180=6,1. Значение округляем до целого.

• 2. По металлу границы сплавления из условия N /(вz*kf*2 lw)? гwz* гс*Rwz, где вz=1, гwz*=1, Rwz =0,45* Run=0,45*350=157,5 — расчетное сопротивление стали по границе сплавления. Run = 350 МПа — расчетное сопротивление стали ВСт3пс по временному сопротивлению.
• 175 902/(0,7*240*6)=174,5? 1*0,95*157,5=149,6

Прочность швов недостаточна.

Диаметр монтажных петель принимаем по таб. 4, их размеры назначаем по таб.5.

Расчёт и конструирование колонны

В связевых каркасах горизонтальные нагрузки передаются на диафрагмы жесткости, поэтому колонны воспринимают только вертикальные нагрузки. Если соединить пролёты и нагрузки одинаковы, то допускается приложение вертикальных сил N на колонну учитывать только со случайным эксцентриситетом e0. Значение e0 принимается большим из трёх величин: h/30, l0/600 и 10 мм (где h — высота сечения колонны, l0 — расчётная длина).

Поскольку случайный эксцентриситет может быть и с права, и с лева от оси, армирование колонны принимается симметричным: As=As'. Для элементов прямоугольного сечения при расчётной длине l0<20h и симметричной арматуре классов A-I, A-II и A-III расчёт на внецентренное сжатие со случайным эксцентриситетом допускается заменять расчётом на центральное сжатие, при этом напряжение в бетоне принимают равным Rb, а в арматуре — Rsc .

Требуется рассчитать и законструировать среднюю колонну первого этажа перекрытия с пустотными панелями.

Исходные данные: высота этажа l0=4,2; количество этажей =3п; сетка колонн — l1*l2(7*6); сечение колонны а*b (400×400). Бетон тяжёлый (Rb=15.3, при гb2=0,9). Расчётная длинна колонны равна высоте этажа l0=4.2.

Проектирование колонны состоит из разделов:

• а)нагрузки и воздействия
• б)расчёт прочности нормального сечения
• в)расчёт прочности консоли
• г)конструирование колонны