ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕЛА СБОРНОГО РИГЕЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ

Чтобы обеспечить условия, отвечающие предпосылки метода расчета по предельному равновесию, то есть возможность образования пластических шарниров и развития достаточных местных деформаций при достижении конструкцией предельного равновесия, следует соблюдать конструктивные требования: а) конструкция должна быть запроектирована так, чтобы причиной ее разрушения не могли быть срез сжатой зоны или раздавливание бетона от главных сжимающих напряжений; б) армирование сечений, в которых намечено образование пластических шарниров, следует ограничивать так, чтобы относительная высота сжатой зоны ; в) следует применять арматурные стали с площадкой текучести.

На действие динамических нагрузок железобетонные статически неопределимые конструкции также целесообразно рассчитывать с учетом образования пластических шарниров.

Если конструкция армирована стержневой арматурой без площадки текучести, то после достижения каким-либо моментом условного предельного значения при условном пределе текучести рост момента не приостанавливается, а замедляется. Несущая способность конструкции в этом случае определяется предельным удлинением арматуры или предельной прочностью бетона сжатой зоны.

Многопролетные ригели промышленных зданий проектируются по неразрезной схеме. Расчетным на опоре в этом случае будет сечение ригеля по грани колонны, где изгибающий момент будет равен

, (33.1) где момент, действующий по оси опоры; поперечный размер колонны; поперечная сила от соответствующего моменту загружения.

По максимальному расчетному моменту, задаваясь классом бетона и шириной сечения ригеля уточняют его высоту

, (33.2) где 1,8 – коэффициент, соответствующий значению .

Тогда полную высоту сечения округляют в соответствии с требованиями унификации. Далее производят подбор сечения продольной арматуры в расчетных сечениях – в пролетах и на опорах, выполняют расчет наклонных сечений, производят проверку по второй группе предельных состояний и на монтажные нагрузки. Поперечную арматуру целесообразно назначать с некоторым избытком до 30% против величин, определяемых расчетом, так как изменение лишних неизвестных величин в процессе перераспределения усилий может вызвать увеличение поперечных сил.

Ригель армируют обычно двумя плоскими каркасами (рис. 33.1). При больших нагрузках возможна установка третьего каркаса. По мере удаления от расчетных сечений ординаты огибающей эпюры моментов уменьшаются, соответственно в целях экономии может быть уменьшена и площадь сечения арматуры. Таким образом, часть продольной арматуры обрывают. Обрыв арматуры выполняют согласно традиционной методике. Для проверки рациональности армирования ригеля и проверки прочности всех его сечений строят эпюру материалов или арматуры (рис. 33.1). Для сечений с разным количеством арматуры определяют моменты несущей способности

, (33.3) где площадь сечения растянутой арматуры в рассматриваемом сечении; плечо внутренней пары сил.

В гражданских зданиях при применении типовых сборных железобетонных конструкций связевых каркасов серий ИИ-04 и 1.020-1 стыки ригелей проектируются с частичным защемлением на опоре (ИИ-04) или с шарнирным опиранием (1.020-1). При частичном защемлении опорный узел специально проектируется таким образом, чтобы в этом сечении воспринимался небольшой момент порядка кН·м, растягивающий верхние волокна.

Максимальный пролетный момент для ригеля серии ИИ-04 определяется с учетом перераспределения усилий за счет пластических деформаций:

, (33.4) где полная погонная нагрузка на ригель.

Уменьшение пролетного момента на вызвано тем, что многократно повторное действие ветра приводит к постепенному уменьшению опорного момента вследствие накопления в опорном узле пластических деформаций.

Для ригеля серии 1.020-1 опорные моменты кН·м, а пролетные моменты определяются как для свободно опертой балки.

На опорные моменты подбирают верхнюю продольную арматуру, а на пролетные – нижнюю.

Для рамного и рамно-связевого вариантов каркасов с жесткими узлами опорный момент с учетом перераспределения на средних колоннах определяется по формуле

, (33.5) а на крайних –

. (33.6)

Максимальные моменты в пролете средних ригелей равны:

, (33.7) а пролете крайних ригелей –

, (33.8) где погонный собственный вес ригеля.

В гражданских зданиях приняты ригели таврового сечения с подрезкой на концах. Из-за ослабления сечения ригеля на опоре, оно дополнительно рассчитывается и армируется на действие момента и поперечной силы. Поперечные стержни и отгибы (рис. 33.2), устанавливаемые у конца подрезки, должны удовлетворять условию:

, (33.9)

где угол наклона отгибов; поперечная сила у конца подрезки; рабочая высота соответственно в подрезке и вне ее; площадь дополнительных поперечных стержней и отгибов, проходящих через угол подрезки.

В зоне подрезки шаг поперечных стержней уменьшается в два раза по сравнению с основным в приопорной зоне. Эти дополнительные поперечные стержни устанавливают на участке длиной

, (33.10) где основной шаг поперечных стержней вне подрезки; погонное усилие в основных поперечных стержнях, установленных с шагом .

Расчет подрезки на действие момента производится по формуле

,

(33.11)

где момент у конца подрезки; поперечная сила у конца подрезки; ; шаг дополнительных стержней; площадь сечения продольной арматуры в зоне подрезки.

Необходимая длина заделки продольной арматуры за грань подрезки

определяется по зависимости

, (33.12) где расстояние от оси опоры до конца подрезки.

Если ригель имеет полку, то она должна быть рассчитана как консоль, защемленная в ребре на действие поперечной силы от опорного давления плит и момент . Основными рабочими в этом случае являются стержни 1 (рис. 33.2).

33.2. КОНСТРУИРОВАНИЕ СТЫКОВ РИГЕЛЕЙ С КОЛОННАМИ

Стыки ригелей размещают обычно непосредственно у боковой грани колонны. Действующий в стыках ригелей опорный момент вызывает растяжение верхних волокон и сжатие нижних. В стыковых соединениях ригель может опираться на железобетонную консоль колонны или же на опорный столик из уголков, выпущенных из колонны. В соответствии с этим стыки ригелей бывают трех типов: а) с открытой консолью (рис. 33.3, а); б) со скрытой консолью (рис. 33.3, б); в) бесконсольные (рис. 33.3, в).

Для промышленных зданий чаще используются стыки с открытой консолью и бесконсольные. При этом в верхней части стыка выпуски арматуры из колонны и ригеля соединяются вставкой арматуры на ванной сварке. В нижней части стыка монтажными швами соединяются закладные детали колонны и ригеля (рис. 23.3, а). В бесконсольных стыках поперечная сила воспринимается бетоном замоноличивания полости и бетонными шпонками, образующимися в призматических углублениях на боковой поверхности колонны и в торце сборного ригеля. Этот стык несколько экономичнее консольных по расходу металла (рис. 33.3, в).

Скрытые консольные стыки (рис. 33.3, б) используют в основном в гражданском строительстве, они усложняют конструирование, повышают расход металла. Вместо верхних стыковых стержней в этом стыке используется стальная планка «рыбка», привариваемая к закладным деталям колонны и ригеля. Ригель в этом случае опирается на металлическую обетонированную консоль вылетом порядка 150 мм (рис. 33.3, б).

Nbsp;   Рис. 33.3

а – стык с открытой консолью; б – стык со скрытой консолью; в – бесконсольный стык: 1 – стыковые стержни или «рыбка»; 2 – нижняя закладная деталь ригеля; 3 – закладная деталь консоли; 4 – бетон замоноличивания; 5 – закладная деталь колонны; 6 – сварка; 7 – верхняя закладная деталь ригеля