4. Проектирование сборного железобетонного ригеля

4.1. Конструктивное решение ригеля

Поперечное сечение ригеля принимаем тавровое (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Конструктивное решение ригеля.

4.2. Сбор нагрузок на ригель

Постоянная распределенная нагрузка от перекрытия на ригель:

,

где g_п – постоянная расчетная нагрузка на перекрытие (берется из табл.3.1); g_п = 5,57кН/м²;

l_пл – номинальная длина плиты; l_пл = 6,0м;

γ_п – коэффициент надежности по нагрузке; γ_п = 0,95;

кН/м.

Собственный вес погонного метра ригеля:

g_риг = 43кН/м.

Постоянная распределенная нагрузка на ригель:

g_пост = g + g_риг ;

g_пост = 31,75 + 3 = 34,45 кН/м.

Временная распределенная нагрузка на ригель:

,

где υ_п – временная расчетная нагрузка на перекрытие (берется из табл.3.1); υ_п = 3,6 кН/м²;

l_пл – номинальная длина плиты; l_пл = 6,0м;

γ_п – коэффициент надежности по нагрузке; γ_п = 0,95;

кН/м.

Понижающий коэффициент для временной нагрузки определяется по формуле:

,

где A – грузовая площадь ригеля, определяемая по формуле:

,

где l_р – номинальная длина ригеля; l_р = 6,3м;

l_пл – номинальная длина плиты; l_пл = 6,0м;

м².

.

Полная распределенная нагрузка на ригель:

,

кН/м.

4.3. Определение конструктивной и расчетной длин ригеля

Конструктивная длина ригеля определяется из условия ее опирания на колонны (рис.4.2). Для удобства монтажа между колонной и ригелем с обеих сторон оставляется зазор по 20мм.

Рис. 4.2. Схема опирания ригеля на колонны.

Учитывая размеры колонны и величину номинальной длины ригеля, определим конструктивную длину плиты по формуле:

,

где – номинальная длина ригеля, принятая в разделе 2; = 6300мм;

мм.

По центру площадок опирания ригеля на колонны действуют опорные реакции. Расстояние между этими реакциями – это расчетная длина ригеля. Длина площадки опирания плиты на ригель равна 130мм. Следовательно, опорные реакции будут находиться в 65мм (130мм/2) от краев ригеля с обеих сторон. Расчетная длина ригеля будет определяться по формуле:

мм = 5,73м.

4.4. Определение расчетных усилий

Расчетные усилия в ригеле определяются как для однопролетной шарнирно опертой балки по формулам:

; ,

где q – полная распределенная нагрузка на ригель; q = 50,61кН/м;

l_о – расчетная длина ригеля; l_о = 6,09м;

кН∙м;

кН.

4.5. Выбор материалов для плиты перекрытия

Для плиты перекрытия принимаем следующие материалы:

- бетон: класс В40; R_b = 22МПа. Rbt = 1,4 МПа

- арматура: продольная А-500; R_s = 435МПа.

поперечная А400 Rsw = 285 МПа

4.6. Расчет ригеля по нормальному сечению (подбор продольной рабочей арматуры)

Схема армирования ригеля указана на рис.4.3.

Рис. 4.3. Схема армирования продольного ребра.

Коэффициент α_m определяется по формуле:

,

где M – расчетный момент; M = 234,6кН∙м;

R_b – расчетное сопротивление бетона; R_b = 22,0МПа;

b – ширина ригеля поверху; b = 30см;

h_o – расстояние от оси арматуры до верха ригеля (рабочая высота); h_o = 35см;

γ_b1 – коэффициент условий работы бетона; γ_b1 = 0,9;

.

По приложению 10 находим значения ζ и ξ, соответствующие найденному значению α_m­ = 0,322 (или ближайшему по величине к найденному). Для α_m = 0,32 значения этих величин будут равны: ζ = 0,8; ξ = 0,4. Для арматуры A-500 ξ_R = 0,493. Проверяем выполнение условия ξ < ξ_R. Данное условие выполняется (0,4 < 0,493).

Находим требуемое сечение арматуры по формуле:

,

где R_s – расчетное сопротивление стали; R_s = 435МПа;

см².

По приложению 12 подбираем ближайшее большее значение к требуемой площади для четырех стержней. Принимаем арматуру 4ø25A500 с фактической площадью сечения

A_s = 19,24см².