Опирание ригелей на колонны каркаса здания принято шарнирным. Поэтому расчетная схема ригелей, расположенных вдоль цифровых осей (см. рис. 1.), представляет собой 3-х пролетную разрезную балку. К расчету и конструированию в курсовом проекте достаточно принять ригель одного пролета с шарнирными закреплениями на опорах.
С учетом опирания пустотных плит перекрытия принято сечение ригеля размерами b х h = 20х46 см таврового профиля с полками по 100мм, как показано на рис.3. Исходя из размеров колонн и их консолей определена длина ригеля и его расчетный пролет:
L 
= 6400 – 400 – 2х20 = 5960мм,
L 
= 5960 – 130 = 5830мм,
где 400мм – ширина колонны, 20мм – зазор между колонной и торцом ригеля, 130мм – ширина площадки опирания ригеля на консоль колонны, рис.4.
Сбор погонной нагрузки на ригель перекрытия в кг/м.п. проводим с учетом ширины грузовой площади ригеля, равной шагу поперечных рам 6,0м, как показано на рис.5. Расчет нагрузок ведем в табличной форме, см. табл.1.
Таблица 1 - Нагрузки на 1 м.п. ригеля перекрытия
| Вид нагрузки | Норма- тивная, кг/м.п. | Коэф.
надежности
по нагрузке
γ 
| Расчетная, кг/м.п. |
| Постоянная Вес ригеля, γ=2500кг/м3,(0,2х0,46+0,2х0,25)х2500=350кг/м.п. Ж/б плита перекрытия с омоноличиванием швов, 340кг/м2х6=2040кг/м.п. Ц/п стяжка,б=30мм,γ=1800кг/м3,0,03х1800х6=324. Пол-паркет на мастике,б=20мм,γ=500кг/м3,0,02х500х6=60кг/м.п. | 1,1 1,1 1,3 1,3 | ||
| Итого: g = | |||
| Временная Перегородки, кирпич, б=120мм,50кг/м2х6=300кг/м.п. Полезная(по заданию) 300кг/м2х6=1800кг/м.п. | 1,2 1,3 | ||
| Итого: v= |
Полная расчетная нагрузка: q = g + v = 3128 + 2700 = 5828кг/м.п.
Учет коэффициента надежности по ответственности здания γ 
= 0,95 позволяет снижение величин нагрузок на 5%.
Согласно СНиП 2.01.07-85*[4] возможно снижение временной нагрузки на перекрытие в зависимости от грузовой площади ригеля введением коэффициента ψ 
:
ψ 
=0,4 + 0,6/ 
, где А 
= 9м2 для помещений поз. 1,2,12 [4],
А = 6,0х6,4=38,4м2 – грузовая площадь ригеля,
ψ = 0,4 + 0,6/ 
= 0,691, тогда v =2700х0,691 х 0,95 = 1772 кг/м.п.,
g = 3128 х0,95 = 2972 кг/м.п.
Полная расчетная погонная равномерно-распределенная нагрузка на ригель: q = v + g = 1772 + 2972 = 4744 кг/м.п.
Определение усилий в ригеле
Значения максимального изгибающего момента и поперечной силы вычисляем по формулам:
М = q L 
/8 = 4,74х5,83 
/8 = 20,14 тм,
Q = q L /2 = 4,74х5,83/2 = 13,82 т.
Характеристики прочности бетона и арматуры для ригеля:
- бетон тяжелый класса В35, расчетное сопротивление при сжатии R 
=195 кг/см2, при растяжении R 
=13,0 кг/см2, Приложение А, γ 
= 0,9 (п.5.1.10[1]);
- арматура продольная рабочая класса А500, расчетное сопротивление R 
= 4350 кг/см2, поперечная рабочая арматура класса А400, R 
=2850 кг/см2, Приложения Б,В (табл.5.8[1]).
Расчет прочности нормальных сечений ригеля на действие
Изгибающего момента
Рабочая высота сечения ригеля h 
= h – 5см =46-5= 41 см, ширина b =20 см. Расчет ведем для сечения с одиночной арматурой:
α 
= 
= 
α 
= 0,372.
Относительная высота сжатой зоны:
ξ = 1 - 
= 1- 
= 0,437 
= 0,493.
Высота сжатой зоны: х = ξ ho = 0,437х 41 = 17,92 см.
Граница сжатой зоны проходит в узкой части сечения ригеля, следовательно расчет ведем как для прямоугольного сечения 41х20см. Значения = 0,493, α 
= 0,372 определяем по табл.3.2[3], или по Приложению Г.
Так как α =0,341 α = 0,372, сжатая арматура по расчету не требуется; ξ =0,437 
= 0,493, поэтому площадь сечения растянутой арматуры определяем по формуле:
А = 
= 
= 14,46 см2.
Если ξ 
следует повысить класс бетона по прочности на сжатие или увеличить высоту ригеля на величину, кратную 5 см.
По найденной площади сечения растянутой арматуры по сортаменту (см. Приложение 5) подбираем 4Æ 22 А500, А = 15,2 см2 14,46 см2. Возможен подбор стержней разного диаметра по два стержня одного диаметра близкого по сортаменту.
Площадь сжатой арматуры А 
принимаем конструктивно: 2Æ 12 А500, А = 2,26 см2.
Расположение растянутой и сжатой арматуры в сечениях ригеля показано на рис. 3.