Для обеспечения достаточной прочности наклонных сечений ригелей в местах подрезок часть нижней продольной арматуры отгибают под углом 45° и анкеруют сварным соединением с опорной закладной деталью.

Расчет ригеля начинаем с определения нагрузки на погонный метр

где q - полная расчетная нагрузка на 1 м2 плиты (п. 2.2), q = 9,04 кН/м;

В - шаг ригелей (колонн), B = 5.7 м;

А - площадь поперечного сечения ригеля, A = 0.156 м2 (рис. 1);

g - объемный вес железобетона, g=2500 кг/м3 (g=25 кН/м3);

gf - коэффициент надежности по нагрузке, gf = 1.1.

Расчетный пролет ригеля

где l - пролет ригеля, l = 5,7 м;

bk - ширина сечения колонны, принимаем bk = 30 см. Максимальные расчетные усилия в ригеле:

в пролете

;

на опорах

Затем выполняем конструктивные расчеты.

Принимаем класс бетона по прочности на сжатие В25, класс арматуры: продольной рабочей и отгибов - А400, поперечной - А240.

Подберем продольную арматуру.

По таблице 3.4 [6] определяем расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, Rb = 14,55 МПа. По таблице 5.8[5] находим расчетное сопротивление продольной арматуры осевому растяжению, Rs = 375 МПа, по таблице 3.10[6] модуль деформации стали Es = 20 МПа.

Находим рабочую высоту сечения , где a – защитный слой бетона, а = 3 см

Определяем

По таблице 3.11 [6] определяем x = 0,28, h = 0,86

Определяем ω0 = 0,85-0,008*Rb = 0,85-0,008*14,5 = 0,734

Вычисляем граничную относительную высоту сжатой зоны бетона

Проверяем условие x≤xR,

0,28 < 1,32, т.к. условие выполняется, то сжатая арматура по расчету не требуется.

Вычисляем требуемую площадь продольной рабочей арматуры

Подбираем по сортаменту (таблица 3.13 [6]) 4 стержня диаметром 18 мм из арматуры класса А400, Аs= 10,18см2.

Проверяем процент армирования

Подберем поперечную арматуру.

При расчете прочности наклонных сечений учитываем, что часть поперечной силы воспринимается отгибами

где Ainc – площадь поперечного сечения отгибов,

Rs - расчетное сопротивление отгибов Rs = 355 МПа;

a - угол наклона отгибов (a = 45°), sina = 0,707.

Поперечная сила, которая должна быть воспринята бетоном сжатой зоны и поперечной арматурой (хомутами):

Конструктивно устанавливаем 2 каркаса Æ 6А240. Шаг поперечных стержней назначаем, исходя из конструктивных требований: S £ 0.5*h1 и S £ 300 мм, S = 0.5*300 =150 мм. Окончательно принимаем S = 150 мм.

Расчет калиброванной закладной детали («рыбки») выполняем из условия, что она должна обеспечить восприятие изгибающего момента на опоре ригеля

М = 55 кН*м. При плече внутренней пары сил h1 = 0.30 м (рис. 7) усилие, воспринимаемое закладной деталью

Требуемая площадь поперечного сечения закладной детали из стали ВСтЗпс (Rs = 225 МПа)

Толщину калиброванной закладной детали принимаем равной d = 10 мм, ширину средней части - исходя из требуемой площади поперечного сечения As, , принимаем b = 82 мм.

Калиброванная закладная деталь М1 (рис. 7) крепится сваркой к закладной детали ригеля М2, которая в свою очередь должна быть приварена к верхним продольным стержням арматурного каркаса ригеля. Требуемая площадь этих стержней из арматуры класса А400 (Rs = 355 МПа)

По сортаменту принимаем 2 стержня Æ18А400 (As = 5,09 см2).

Рис.8.Основные размеры и армирование ригеля

Кроме рабочей арматуры предусматривается монтажная: продольная - Æ10 А240, поперечная класса А240, объединяющая плоские каркасы в пространственные диаметром, равным 0,3 диаметра продольной арматуры, 0,3*22 = 6,6 мм, принимаем Æ8 мм, шаг 500 мм. Толщину закладных деталей принимаем равной 10 мм.

4. Расчет и конструирование колонны подвала

При выполнении статического расчета вручную в курсовой работе усилия М и N в колонне подвала среднего ряда с некоторыми упрощениями можно определить следующим образом.

В начале находим величину грузовой площади покрытия и каждого из перекрытий, нагрузка с которой передается на колонну

где l - пролеты ригелей, l = 5,7 м;

B - шаг колонн, В = 5,4 м.

Затем определяем расчетные нагрузки.

Нагрузка на колонну от веса перекрытий

где q1 - полная расчетная нагрузка на 1 погонный метр ригеля, q1 =54,44кН/м;

р - временная расчетная нагрузка на 1 м2 перекрытия (см. табл. 1), р = 2,28 кН/м; nпер - число перекрытий в здании, nпер = 3.

Нагрузка на колонну от веса покрытия

где g1 - расчетная нагрузка от веса пола (табл. 1), g1 = 1,54 кН/м;

gу, gс - объемные массы соответственно утеплителя и стяжки, gу = 300 кг/м3; gс = 1800 кг/м3;

dу, dс - толщина соответственно утеплителя и стяжки, dу = 15 см, dс = 2 см;

qк - нагрузка от веса рулонной кровли, qк = 20 кг/м2;

gfy,gfc,gfк - коэффициенты надежности по нагрузке соответственно утеплителя, стяжки и кровли, которые здесь равны 1,3.

Нагрузка от веса колонны

где bк - предварительный размер поперечного сечения колонны, bк = 0,3м; hпод, hэт - высота соответственно подвала и этажа, hпод = 2,8 м, hэт = 3,3 м; n - число этажей, n =3;