ЖБК

φb1 = 1 - 0,01 Rb=1-0,0113,05=0,87

φω1=1 - коэффициент, зависящий от степени насыщения ребра балки поперечной арма­турой и слабо влияющий на результат поверки. Тогда

0,3 1 0,8713,05 200 350 = 238,842103 Н > Q = 109,838103 Н.

Прочность балки по наклонной полосе обеспечена.

              Для расчета прочности по наклонной трещине предварительно принимаем диаметр и шаг поперечных стерж­ней в крайних четвертях пролета по конструктивным требованиям: по условиям сварки диаметр Øх  >1/4 Øпрод.=18/4 = 4,5, принимаем  Ø6 А III. При двух каркасах Аsw =57 мм2  с Rsw = 285 МПа по табл. 22 [2],  поскольку Ø x >= 1/3  Øпрод., не будем учитывать ослабление сваркой. 

Шаг поперечных стержней S1:

т.к. hвб=400< 450 мм, то  S1< hвб/2=200 мм  и не более 150 мм.                               

Принимаем  S1 = 150 мм.

Интенсивность поперечного армирования

qsw = Rsw Asw/S1 = 285 57/150 = 108,3 Н/мм

Rbt=1,05, с учетом γb2=0.9, Rbt=1,050,9=0,945 МПа.

Тогда проекция наклонной трещины:

С0 = = = 653,88 мм

Для проекции наклонной трещины должны выполняться условия:

h0 < С0 < 2h0   

350 < 653,88 <2350=700  – условие выполняется.

Проекция наклонного сечения:

С = = = 1257,34 мм

Для проекции наклонного сечения должны выполняться условия:

Cо< C < 3,33 h0

653,88< 1257,34 < 3,33 350=1165,5 ‒ условие не выполняется, поэтому для дальнейшего расчета принимаем С=3,33350=1165,5 мм.

Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном

Qb == 2 0,945 2003502/1165,5 = 19,86103 Н< Q = 109,838103 Н

Поперечная арматура требуется по расчету.

Поперечное усилие, воспринимаемое хомутами в наклонной трещине

Qsω = qsωC0 = 97,47653,88 = 63,73103 H

Суммарное усилие, воспринимаемое сечением

Qu = Qb + Qsω = 19,86103 + 63,73103 = 83,59 103 < Q = 109,838 103  Н.

Прочность балки по наклонной трещине не обеспечена.

Увеличим диаметр поперечной арматуры.

Примем  Ø8 А III. При двух каркасах Аsw =101 мм2  с Rsw = 285 МПа.

qsw = Rsw Asw/S1 = 285 101/150 = 191,9 Н/мм

С0 = = = 491,22 мм

Для проекции наклонной трещины должны выполняться условия:

h0 < С0 < 2h0   

350 < 491,22 <2350=700  – условие выполняется.

Поперечное усилие, воспринимаемое хомутами в наклонной трещине

Qsω = qsωC0 = 191,9491,22 = 94,27103 H

Суммарное усилие, воспринимаемое сечением

Qu = Qb + Qsω = 19,86103 + 94,27103 = 114,13 103 > Q = 109,838 103  Н.

Прочность балки по наклонной трещине обеспечена.

3.4. Конструирование второстепенной балки

              Балку армируют в пролетах сварными каркасами, которые со­стоят из рабочих продольных стержней, определенных расчетом нормальных сечений на действие положитель­ных моментов, и поперечных, полученных расчетом наклонных сечений. Верхние продольные стержни обычно назначают конструктивно диаметром 8 … 10 мм для приварки поперечных. Однако при p/g > 2 их диаметр, воз­можно, придется уточнить при построении эпюры материалов. Пролетные каркасы устанавливают вертикаль­но, при ширине балки bвб >150 мм в сечении размещают не менее двух каркасов. При расположении рабочих стержней в два ряда, верхний может быть оборван в пролете для экономии стали. Каркасы доводят до граней главных балок и соединяют с каркасами следующего пролета стыковыми стержнями диаметром не менее поло­вины рабочих стержней и не менее 10 мм. Стыковые стержни заводят в пролеты за грани главных балок на расстояние не менее 15 диаметров рабочей арматуры.

              Шаг S1 полученный из расчета прочности наклонных сечений, принимают на концевых участках балок длиной 1/4 пролета На средней половине пролета, где поперечные силы малы, арматуру можно поставить реже с шагом S2,

но не более 3/4 hвб   и не более 500 мм. При этом для удобства сварки рекомендуется принимать S2 кратным S1. В нашем случае сохраняем шаг S1 на всем пролете.

              На промежуточных опорах второстепенные балки лучше армировать сварными каркасами, расположенными горизонтально в пределах ширины балки. При числе рабочих продольных стержней более двух они могут иметь разную длину. Места обрывов пролетных рабочих стержней а также длину опорных каркасов определяют постро­ением эпюры материалов, которая представляет собой совмещение объемлющей эпюры изгибающих моментов и моментов, соответствующих несущей способности нормальных сечений балки с принятым армированием.

3.5. Построение эпюры материалов

Для построения эпюры материалов используем определенные ранее эпюру огибающих моментов и значения Мu с принятым армированием пролетных и опорных сечений. Необходимо определить несущую способность балки:

–              при конструктивной верхней арматуре 2 Ø 12 АIII с Аs=226мм2 и Rs =365.

                 x = RsAs/(Rbb) = 365 226/(13,05 200) = 31,61 мм,

                 M u= Rbbx(h0–0,5x)=13,0520031,61(350-0,531,61) = 27,57106 Нмм;      

–              при 2 Ø 16 А III с площадью As =402 мм2 и Rs =365, после обрыва двух стержней Ø 16 А III каркаса слева и справа от первой промежуточной опоры и после обрыва двух стержней Ø 14 А III каркаса слева и справа от второй промежуточной опоры;

                x = RsAs/(Rbb) = 365 402/(13,05 200) = 56,22 мм,

                 M u= Rbbx(h0–0,5x)=13,0520056,22(350-0,556,22) = 47,23106 Нмм;      

–              при 2 Ø 18 А III с площадью As =509 мм2 и Rs =365, после обрыва двух стержней Ø 16 А III в первом пролете;

                 x = RsAs/(Rbbf’) = 365 509/(13,05 1550) = 9,18 мм,

   M u= Rbbf’x(h0–0,5x)=13,0515509,18(350-0,59,18) = 64,14106 Нмм;

–              при 2 Ø 14 А III с площадью As =308 мм2 и Rs =365, после обрыва двух стержней Ø 14 А III во втором пролете.

                 x = RsAs/(Rbbf’) = 365 308/(13,05 1550) = 5,56 мм,

   M u= Rbbf’x(h0–0,5x)=13,0515505,56(350-0,55,56) = 39,05106 Нмм;

Точки пересечения линий, соответствующих уровню несущей способности, с огибающей эпюрой называются точками теоретического обрыва, фактически стержни обрываются с учетом их заделки в бетоне на величину

где Qi  – поперечная сила в месте теоретического обрыва;

      qswi – интенсивность поперечного армирования на этом участке балки;

     d – диаметр обрываемого стержня;

Для определения Qi  используем подобие треугольников.

              Заметим, что замена кривой на ломаную в нижней ветви эпюры М не приведет к погрешностям, если нижняя арматура выполнена без обрывов. Для определения заводки нижней арматуры за точки теоретического обрыва, нижняя ветвь огибающей эпюры моментов должна быть представлена параболой, построенной по coответствующим точкам.

              Q1 = 41,65 Кн

              =188,52 мм. < 20·16=320 мм. ω1=320 мм.

              Q2 = 49,22 Кн

              =208,24 мм. < 20·16=320 мм. ω2=320 мм.

              Q3 = 82,18 Кн

              =214,12 мм. < 20·16=320 мм. ω3=320 мм.

              Q4 = 92,22 Кн

              =320,28 мм. > 20·16=320 мм. ω4=320,28 мм.

              Q5 = 59,23 Кн

              =234,33 мм. < 20·16=320 мм. ω5=320 мм.

              Q6,9,13,14 = 40,15 Кн

              =174,61 мм. < 20·14=280 мм. ω6,9,13,14=280 мм.

              Q7 = 27,75 Кн

              =152,3 мм. < 20·16=320 мм. ω7=320 мм.

              Q8 = 35,08 Кн

              =171,4 мм. < 20·16=320 мм. ω8=320 мм.

              Q10 = 66,83 Кн

              =174,13 мм. < 20·14=280 мм. ω10=280 мм.

              Q11 = 68,33 Кн

              =178,04 мм. < 20·14=280 мм. ω11=280 мм.

              Q12,15 = 42,91 Кн

              =191,8 мм. < 20·16=320 мм. ω12,15=320 мм.

II      Сборный вариант

Введение

Многоэтажными бывают не только жилые дома, но также здания производственного, административно-бытового и общественного назначения. Подобные здания чаще всего выполняют каркасными. Каркас — это пространственный остов, несущий вертикальные и горизонтальные нагрузки. Если основные несущие эле­менты перекрытий по крайним осям опираются на колонны, каркас называется полным, если на несущие (чаще кирпичные) стены — неполным.

Ребристое перекрытие с балочными плитами (длинная сторона поля плиты превышает короткую в 2 и бо­лее раз) состоит из плиты, работающей по короткому направлению, второстепенных и главных балок. Все элементы перекрытия монолитно связаны между собой и выполняются из бетона классов В15...В25. Сущ­ность конструкции монолитного ребристого перекрытия в том, что бетон в целях экономии удален из растянутой зоны сечений, где сохранены лишь ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура Полка ребер — плита — с пролетом, равным расстоянию между гранями соседних второстепенных балок, работает на мест­ный изгиб. Толщину плиты по экономическим соображениям принимают возможно меньшей, но не менее 60 мм.

Второстепенные балки опираются на монолитно связанные с ними главные балки, а те, в свою очередь, — на колонны и наружные стены. Колонна каждого этажа воспринимает нагрузку от колонн вышележащих этажей. Следовательно, самые нагруженные — колонны первого этажа, они опираются на фундаменты, че­рез которые и передается на основание нагрузка от здания.

Главные балки располагают обычно поперек здания с пролетами 6–8 м. Второстепенные балки размеща­ют так, чтобы ось одной из балок совпала с осью колонны. Пролеты второстепенных балок составляют 5...7 м, плиты — 1,2...2.5 м. При этом длина стороны каждого поля плиты должна превышать ширину в 2 или более раза.

Кроме вертикальных на здание действуют и горизонтальные нагрузки: ветровое давление, от торможения внутрицехового транспорта, а также случайные воздействия, не всегда поддающиеся учету. Совместное дей­ствие вертикальных и горизонтальных нагрузок может привести к потере общей устойчивости здания, если не обеспечить его пространственную жесткость. В зданиях с монолитными перекрытиями ее обеспечивают жесткие узлы каркаса, которые в отличие от шарнирных способны воспринимать не только продольные и поперечные силы, но и изгибающие моменты. В зданиях с неполным каркасом ветровая нагрузка восприни­мается в основном продольными и поперечными стенами.

1. Компоновка здания

Ригели ориентируются, как правило в поперечном, а панели перекрытий – в продольном направлениях. Номинальная длина ригеля  меньше расстояния между разбивочными осями на высоту сечения колонны hc. Панели перекрытий, за редким исключением, опираются на полки ригелей (для увеличения полезной высоты помещений), поэтому номинальная длина панелей зависит не только от шага поперечных осей, но и от ширины сечения ригелей. При изготовлении изделий и их монтаже фактические размеры и расстояния между осями могут отклоняться от проектных в большую или меньшую сторону. Отклонения ограничивают допусками, которые учитывают при проектировании: в чертежах предусматривают зазоры между элементами, которые должны обеспечивать также удобство заполнение их раствором или бетоном после монтажа. С учетом этих зазоров и назначают проектную длину конструкции.

                Длины ригелей и размеры панелей зависят, кроме того, от типа привязки крайних колонн к наружным осям здания: для рамных каркасов применяют нулевую привязку, для связевых – осевую.

В связевых каркасах применяют обычно два типа панелей перекрытия: пустотные с высотой сечения 220 мм и ребристые с высотой сечения от 300 до 400 мм. Ширину ребристых панелей принимают от 1,2 до 1,5 м, доборных – не менее 0,6 м.

              Размеры сечения ригелей зависят от нагрузки и пролета; высота h – от 450 до 600 мм, ширина ребра b – от 200 до 300мм. При этом ширина свесов полок, как правило, составляет 100 мм, а высота полки h не менее 150 мм.

              Ребристые панели укладывают на ригеля и прикрепляют сваркой. Колонны связевых каркасов имеют квадратное сечение, размеры которого обычно не меняют по всей высоте здания и определяют по  колоннам первого этажа.  

1.1. Сбор нагрузок

Нагрузки на перекрытия