Расчёт ригеля по прочности нормальных сечений при действии изгибающего момента
Определяем высоту сжатой зоны , где - рабочая высота сечения ригеля;
– относительная высота сжатой зоны, определяемая в зависимости от
где b – ширина сечения ригеля, b = 20 см
Высота сжатой зоны:
Граница сжатой зоны проходит в узкой части сечения ригеля, следовательно, расчёт ведём как для прямоугольного сечения.
Расчёт по прочности нормальных сечений производится в зависимости от соотношения относительной высоты сжатой зоны бетона и граничной относительной высоты ξR, при которой предельное состояние элемента наступает по сжатой зоне бетона одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчётному сопротивлению Rs
Значение ξR определяется по формуле:
где, относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях, равных Rs;
относительная деформация сжатого бетона, при напряжениях равных Rb, принимается равной 0,0035 (п. 6.2.7 [3])
Т.к. ξ = 0,424 < ξR = 0,493, то площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле:
По найденной площади сечения растянутой арматуры по сортаменту подбираем 4Ø20 А500С
Определим процент армирования поперечного сечения ригеля:
Расчёт ригеля по прочности при действии поперечных сил
Расчёт ригеля по прочности при действии поперечных сил производится на основе модели наклонных сечений [3].
Ригель опирается на колонну с помощью консолей, скрытых в его подрезке, т.е. имеет место резко изменяющаяся высота сечения ригеля на опоре.
|
|
При расчёте по модели наклонных сечений должны быть обеспечены прочность ригеля по бетонной полосе между наклонными сечениями, по наклонному сечению на действие поперечной силы и изгибающего момента.
Для ригелей с подрезками на опорах производится расчёт по поперечной силе для наклонных сечений, проходящих у опоры консоли, образованной подрезкой. При этом в расчётные формулы вводится рабочая высота h01 короткой консоли ригеля. Таким образом, в качестве расчётного принимаем прямоугольное сечение с размерами b × h1 = 20×30 см, в котором действует поперечная сила Q = кН от полной расчётной нагрузки. Рабочая высота сечения ригеля в подрезке составляет вне подрезки (у опор) в средней части пролёта .
При диаметре нижних стержней продольной рабочей арматуры ригеля ds=20 мм с учётом требований п.8.3.10 [3] назначаем поперечные стержни (хомуты) 2Ø8 А400. Их шаг на приопорном участке предварительно принимаем по конструктивным соображениям Sw1=10 см, что в соответствии с п.8.3.11[3] не превышает 0,5h01=13,5 см и 30 см. Значения прочностных характеристик бетона класса В30, входящие в расчётные зависимости, принимаем с учётом коэффициента условий работы .
|
|
Расчёт ригеля по бетонной полосе между наклонными трещинами производится из условия:
коэффициент принимаемый равным 0,3.
т.е. принятые размеры сечения ригеля в подрезке достаточны.
Проверяем, требуется ли поперечная арматура по расчёту, из условия:
т.е.
расчёт поперечной арматуры необходим.
Находим погонное усилие в хомутах для принятых выше параметров поперечного армирования Asw =1,01 см2 (2Ø8 А400) , Rsw =285 МПа, sw1 = 10 см:
Расчёт ригеля с рабочей поперечной арматурой по наклонному сечению производится из условия:
где с − длина проекции наклонного сечения на продольную ось элемента,
− коэффициент, принимаемый равным 1,5 (п. 6.2.34 [3]).
Наиболее опасная длина проекции наклонного сечения:
которая должна быть не более 2h01 = 54 см.
С учётом этой величины условие ( ) преобразуем к виду:
т.е. условие прочности ригеля по наклонному сечению в подрезке при действии поперечной силы соблюдается.
Необходимо также убедиться в том, что принятый шаг хомутов не превышает максимального шага хомутов, при котором ещё обеспечивается прочность ригеля по наклонному сечению между двумя соседними хомутами, т.е.
|
|
Выясним теперь, на каком расстоянии от опор в соответствии с характером эпюры поперечных сил в ригеле шаг поперечной арматуры может быть увеличен. Примем, согласно п.8.3.11 [3], шаг хомутов в средней части пролёта равным , что не превышает 500 мм.
Погонное усилие в хомутах для этого участка составляет:
что не меньше минимальной интенсивности этого усилия, при которой поперечная арматура учитывается в расчёте:
При действии на ригель равномерно распределённой нагрузки q=g1+v1 длина участка с интенсивностью усилия в хомутах qsw,1 принимается не менее значения l1, определяемого по формуле:
где - наиболее опасная длина проекции наклонного сечения для участка, где изменяется шаг хомутов, не должно превышать и определяется по формуле:
Поскольку , то принимаем
, тогда:
В ригелях с подрезками у концов последних устанавливаются дополнительные хомуты и отгибы для предотвращения горизонтальных трещин отрыва у входящего угла подрезки. Эти хомуты и отгибы должны удовлетворять условию:
Для сравнительно небольшого значения поперечной силы примем дополнительные хомуты у конца подрезки в количестве 2Ø12 А500С с площадью сечения Asw 1=2,26 см2 , отгибы использовать не будем. Тогда проверка условия даёт:
|
|
т.е. установленных дополнительных хомутов достаточно для предотвращения горизонтальных трещин отрыва у входящего угла подрезки.
Расчёт по прочности наклонного сечения, проходящего через входящий угол подрезки, на действие изгибающего момента производится из условия:
, где
М – момент в наклонном сечении с длиной проекции «с» на продольную ось элемента;
Ms, Msw, Ms,inc – моменты, воспринимаемые соответственно продольной и поперечной арматурой, а также отгибами, пересекаемыми рассматриваемым наклонным сечением, относительно противоположного конца наклонного сечения (при отсутствии отгибов Ms,inc=0).
В нашем случае продольная арматура короткой консоли подрезки представлена горизонтальными стержнями, привариваемыми к опорной закладной детали ригеля, что обеспечивает её надёжную анкеровку на опоре, а значит и возможность учёта с полным расчётным сопротивлением.
Примем эту арматуру в количестве 2Æ12 А500С с площадью сечения Аs=2,26 см2 и расчётным сопротивлением Rs = 435 МПа.
Невыгоднейшее значение «с» определим по формуле:
см;
кН×м;
кН×м;
при zs = h01 a` = 27 3 = 24 см
Проверяем выполнение условия:
кН×м< кН×м,
т.е. прочность рассматриваемого наклонного сечения на действие изгибающего момента обеспечена.
Определим необходимую длину заведения продольной растянутой арматуры за конец подрезки по формуле:
см,
что не меньше базовой (основной) длины анкеровки, равной
см,
где Rbond–расчётное сопротивление сцепления арматуры с бетоном:
Rbond=h1h2Rbt= =2.5·1.0·1.15=2,875 МПа;
us – периметр сечения арматурного стержня, определяемый по его номинальному диаметру.
Выясним необходимость устройства анкеров для нижнего ряда продольной арматуры ригеля. Для этого выполним расчёт по прочности наклонного сечения, расположенного вне подрезки и начинающегося на расстоянии: при h0 h01 = 42 – 27 = 15 см
от торца ригеля, на действие изгибающего момента; тогда расстояние от конца анкеруемого стержня до рассматриваемого сечения: ls = 15 – 1 = 14см.
При пересечении наклонного сечения с продольной растянутой арматурой, не имеющей анкеров в пределах зоны анкеровки, усилие в этой арматуре Ns определяется по формуле:
где - длина зоны анкеровки, арматуры: см,
здесь ;
a=1 (коэффициент, учитывающий влияние поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки арматуры и при отсутствии обжатия).
Учитывая, что в пределах длины ls = 14 см к стержням нижнего ряда продольной арматуры приварены 2 вертикальных и 1 горизонтальный стержень Æ8 А400, увеличим усилие, найденное выше, на величину:
Н= кН
здесь jw =f (dsw) – коэффициент, принимаемый для dsw=8 мм равным jw =f(dsw)=150.
Тогда: кН.
Определим высоту сжатой зоны бетона (без учёта сжатой арматуры):
см<2×а=6см, т.е. zs = h0 a` = 42 – 3=39 см.
Невыгоднейшее значение «с» равно:
см < см,
т.е. при таком значении «с» наклонное сечение пересекает продольную арматуру короткой консоли. Принимаем конец наклонного сечения в конце указанной арматуры, т.е. на расстоянии см от подрезки, при этом с=50,68 см.
Расчётный момент М в сечении, проходящем через конец наклонного сечения, равен:
кН×см
кН×м> кН×м
Поскольку условие прочности по рассматриваемому наклонному сечению не соблюдается, необходимы дополнительные мероприятия по анкеровке концов стержней нижнего ряда продольной арматуры ригеля, или устройство отгибов у входящего угла подрезки.
Примем два отгиба из стержней Æ12 А500 сечением As,ink = 2,26 см2, что позволяет создать дополнительный момент в наклонном сечении, равный:
кН×см, где
см, здесь а1 ≈ 0, т.к. начало рассматриваемого наклонного сечения и начало отгиба в растянутой зоне практически совпадают.
кН×м < кН×см.
Таким образом, установка отгибов позволяет обеспечить соблюдение условия прочности по наклонному сечению вне подрезки.
Построение эпюры материалов.
Продольная рабочая арматура в пролёте 4Ø20 А500С. Площадь этой арматуры Аs определена из расчёта на действие максимального изгибающего момента в середине пролёта. В целях экономии арматуры по мере уменьшения изгибающего момента к опорам два стержня обрываются в пролёте, а два других доводятся до опор. Если продольная рабочая арматура разного диаметра, то до опор доводятся два стержня большего диаметра.
Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с полной запроектированной арматурой 4Ø20 А500С .
Из условия равновесия:
Изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля, определяется из условия равновесия:
то есть больше действующего изгибающего момента от полной нагрузки, это значит, что прочность сечения обеспечена.
До опоры доводятся 2Ø20 А500, h0 = 45 – 3 = 42 см , .
Определяем изгибающий момент, воспринимаемый сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней, доводимых до опоры
Откладываем в масштабе на эпюре моментов полученные значения изгибающих моментов и определяем место теоретического обрыва рабочей арматуры – это точки пересечения эпюры моментов М(4Ø20) с горизонтальной линией, соответствующей изгибающему моменту, воспринимаемому сечением ригеля с рабочей арматурой в виде двух стержней М(2Ø20)
Изгибающий момент в любом сечении ригеля определяется по формуле:
Длина анкеровки обрываемых стержней определяется по следующей зависимости:
Поперечная сила Q определяется графически в месте теоретического обрыва, Q ≈ 76 кН.
Поперечные стержни Ø8 А400 Rsw = 285 МПа с Аsw = 1,01 см2 в месте теоретического обрыва имеют шаг 10 см;
Принимаем .
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 2726; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!