3. Расчет монолитного железобетонного ригеля по предельным состояниям первой группы
3.1 Расчет ригеля на прочность по сечениям, нормальным к продольной оси
1) Согласно результатам компоновки сборно-монолитного перекрытия, геометрические размеры поперечного сечения изгибаемого железобетонного монолитного ригеля составляют: b=520 мм, h=290 мм, bf’=1920мм, hf’=70 (см. рис.8). Толщину защитного слоя бетона назначаем с учетом требований п.5.7 [3], величину а принимаем равной 35 мм.
Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжелый, класс бетона монолитных конструкций по бланку задания В30, по табл. 2.2 [3] определяем расчетное сопротивление бетона по прочности на сжатие: Rb=17МПа. С учетом коэффициента γb2=0,9, принимаемого по п. 2.8 [3], Rb=15,3 МПа.
Продольная рабочая арматура по заданию – класса А-400, расчетное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2.6 [3]: Rs=355 МПа.
Расчетный изгибающий момент в пролетном сечении ригеля крайнего пролета: Мпр1=56,1 кНм.
По табл. 3.2 [3] находим ξr=0,531, αr=0,39.
2) Определяем рабочую высоту бетона: h0=255 мм.
3) Проверяем условие:
;
(3.1)
М=56,1кНм < 15,3*1920*70(255-0,5*70)=452,39 кНм – следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке монолитного ригеля. Согласно п. 3.25 [3], площадь сечения растянутой арматуры определяем как для прямоугольного сечения шириной b=bf’=1920 мм.
4) Вычисляем αm по формуле:
;
(3.2)
αm=56100000/(15,3*1920*2552)=0,03
5) αm=0,03< αr=0,39 – сжатая арматура по расчету не требуется.
6) Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона по формуле:
;
(3.3)
ξ=0,03
7) Требуемую площадь растянутой арматуры определяем по формуле:
;
(3.4)
Аs=15,3*1920*255*0,03/355=633,03 мм2.
По сортаменту принимаем Аs=647 мм2 (3Ø12 и 2 Ø14 ).
Определяем, насколько процентов площадь поперечного сечения фактически установленных стержней больше требуемой по расчету:
Δ=(633,03-647)*100% / 633,03=2,21%
8) Толщина защитного слоя составляет a-d/2=35-10=25мм > 20 мм. Расстояние между осями стержней продольной арматуры составляет 108 мм.
Продольную сжатую арматуру принимаем конструктивно 5 стержней диаметром 6 мм класса А240.
Рис.8. К подбору продольной арматуры ригеля в пролетном сечении
Определим площадь сечения продольной арматуры в опорном сечении монолитного ригеля.
1) Геометрические размеры поперечного сечения изгибаемого железобетонного монолитного ригеля составляют: b=520 мм, h=290 мм, bf’=1920 мм, hf’=70 (см. рис.9). Толщину защитного слоя бетона назначаем с учетом требований п.5.7 [3], величину а принимаем равной 30,5 мм.
Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжелый, класс бетона монолитных конструкций по бланку задания В30, по табл. 2.2 [3] определяем расчетное сопротивление бетона по прочности на сжатие: Rb=17 МПа. С учетом коэффициента γb2=0,9, принимаемого по п. 2.8 [3], Rb=15,3 МПа.
Продольная рабочая арматура по заданию – класса А-400, расчетное значение сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2.6 [3]: Rs=355 МПа.
Расчетный изгибающий момент в опорном сечении ригеля крайнего пролета: Моп=48,26 кНм.
По табл. 3.2 [3] находим ξr=0,531, αr=0,39.
Рис.9. К подбору продольной арматуры ригеля в опорном сечении
2) Определяем рабочую высоту бетона: h0=255 мм.
3) Проверяем условие (29):
М=48,26кНм < 15,3*1920*30,5(255-0,5*30,5)=214,81 кНм - следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке монолитного ригеля. Согласно п. 3.25 [3], площадь сечения растянутой арматуры определяем как для прямоугольного сечения шириной b=bf’=1920мм.
4) Вычисляем αm по формуле (30):
αm=0,0253
5) αm=0,03< αr=0,39 – сжатая арматура по расчету не требуется.
6) Определяем относительную высоту сжатой зоны бетона по формуле (3.3):
ξ=0,0256
7) Требуемую площадь растянутой арматуры определяем по формуле (3.4):
Аs=15,3*1920*255*0,256/355=633,03 мм2.
По сортаменту принимаем Аs=647 мм2 (3Ø12 и 2 Ø14 ).
Определяем, насколько процентов площадь поперечного сечения фактически установленных стержней больше требуемой по расчету:
Δ=(633,03-647)*100% / 633,03=2,21%