4. Расчет и конструирование ригеля перекрытия

4.1. Расчетная схема. Определение нагрузок и расчетных усилий

Схема опирания ригеля на колонны показана ни рис. 1. Ригель, опираясь на консоли колонны, работает как изгибаемый элемент. Ввиду возможности свободного поворота сечений ригеля, его следует рассчитывать как однопролетную балку на шарнирных опорах.

Рис. 1. Конструктивная схема ригеля

Расчетным пролетом ригеля является расстояние между центрами его опор на консоли колонны. Тогда расчетный пролет ригеля составляет:

м.

Часть площади перекрытия, с которой нагрузка передается на ригель, составляет грузовую площадь ригеля (рис. 2). Нагрузка на ригель передается от плит перекрытия, поэтому нагрузка на ригель собирается с половины пролета плит с каждой стороны ригеля, т.е. ширина грузовой площади ригеля равна шагу ригелей (6,0 метров).

Расчетная схема ригеля изображена на рис. 3. Нагрузка на ригель состоит из постоянной g и временной V, а так же собственного веса ригеля g_риг.

Сбор нагрузок на 1 м² перекрытия и покрытия приведены, соответственно, в табл.1,табл.2.

Рис. 2 Грузовая площадь ригеля

Нагрузки действующие на 1 метр погонный ригеля перекрытия:

1. Граничная расчетная нагрузка от веса 1 метра погонного ригеля:

кН/м.п.

2. Граничное расчетное значение временной нагрузки:

V^гр_пер = 15·6·0,95 = 85,5 кН/м.п.;

3. Граничное расчетное значение постоянной нагрузки:

g^гр_пер = 5,692·6= 34,152 кН /м.п.;

4. Итого граничное расчетное значение полной нагрузки:

q^гр_пер = (g^гр_пер + g^гр_риг )х0,95+ V^гр_пер = (34,152 + 7,05)x0,95+ 85, 5 = 124,64 кН/м.п.;

Рис.3. Расчетная схема ригеля

Усилия, возникающие в ригеле:

1. Изгибающий момент от граничной расчетной нагрузки:

кН·м;

2. Поперечная сила от граничной расчетной нагрузки:

кН;

4.1. Расчет прочности ригеля по нормальным сечениям

Рис. 4. Расчетное сечение ригеля

Определяем коэффициенты для расчета изгибаемых элементов:

Определяем площадь рабочей арматуры:

см²

принимаем 2Ø25 А400С и 2 Ø28 А400С площадью поперечного сечения 22,14 см².

4.2. Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента

Поперечную арматуру каркасов принимаем из условия свариваемости с продольной арматурой. Принимаем Ø8 из арматурной стали класса А400С.

Площадь одного стержня A_sw1 = 0,503 см². В ригеле установлено 2 каркаса, потому A_sw = 0,503·2 = 1,006 см²

Согласно конструктивным требованиям шаг поперечных стержней:

-на приопорных участках

S₁≤h/3=0,6/3=0,2 (м), но не более 500 мм;

- в средней части пролета

S₂≤0,75·h=0,75·0,6=0,45 (м), но не более 500 мм.

Принимаем S₁=200 мм, S₂=450 мм.

Определяем коэффициент армирования

Усилие в поперечных стержнях:

(кН/м).

Проверяем условие:

- коэффициент, который учитывает влияние сжатых полок в тавровых сечениях; в ригеле сжатых полок нет, поэтому коэффициент равен нулю

Условие не выполняется, увеличиваем диаметр поперечной арматуры.

Принимаем Ø6 из арматурной стали класса А400С. Площадь одного стержня A_sw1 = 0,503 см². В ригеле установлено 2 каркаса, потому A_sw = 0,503·2 = 1,006 см².

Коэффициент армирования

Усилие в поперечных стержнях:

(кН/м).

Проверяем условие:

Условие выполняется.

Определяем поперечную силу, которая воспринимается бетоном сжатой зоны:

(кН)

где с – длина проекции опасной наклонной трещины:

(м)

но не более м.

- коэффициент, учитывающий влияние вида бетона и принимаемый для тяжелого бетона 2.

Определяем поперечную силу, которая воспринимается поперечной арматурой.

(кН)

Проверяем условие:

(кН)

условие выполняется, прочность ригеля по наклонным сечениям обеспечена.