II. Межколонная плита и капитель

Межколонная плита и капители образуют ригель рамы каркаса, расчет которого по деформациям производится в полном соответствии со СНиП II-21-75 и Руководством по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения).

Расчет сборных элементов по раскрытию трещин
(предельное состояние второй группы)

Пролетная плита

Расчет производим в соответствии с п. 4.14 СНиП II-21-75 и п. 2.26 настоящего Руководства.

Ширина раскрытия трещин a_т определяется по формуле

, мм,

где k = 1 - коэффициент для изгибаемых элементов; с_д = 1,5 - коэффициент при длительном действии постоянных и длительных нагрузок для конструкции из тяжелого бетона естественной влажности; h = 1 - коэффициент при стержневой арматуре периодического профиля; d = 10 мм - диаметр стержней арматуры;

s_а - напряжение в арматуре, определяемое по формуле (26) настоящего Руководства

где - напряжение в арматуре, в момент образования трещин

см²/см.

кгс×см/см.

В соответствии с п. 4.28 СНиП II-21-75

Тогда кгс/см²;

кгс/см²;

= 0,295 мм < 0,3 мм (см. СНиП II-21-75, табл. 1а).

Ширина раскрытия трещин в пролетной плите удовлетворяет требованиям норм при эксплуатации конструкции в условиях неагрессивной среды.

Расчет сопряжения капители с колонной

Сопряжение не замоноличено

Расчет производим в соответствии с п.п. 2.28, 2.30 и 2.31 настоящего Руководства.

Усилия на узел сопряжения, определенные из статического расчета рам каркаса на нагрузки, действующие при монтаже конструкции:

расчетные изгибающие моменты, действующие по оси узла сопряжения

тс×м, тс×м, тс×м

расчетные поперечные силы, действующие по оси узла сопряжения

тс, тс, тс.

Принимаем расчетную схему по рис. 16.

Расстояния между точками закрепления капители:

по горизонтали z₁ = 73,5 см

по вертикали z₂ = 58 см.

Изгибающие моменты, воздействующие на сопряжение,

тс×м,

Поперечная сила по каждой грани сопряжения:

тс;

см;

тс.

Раскладываем силу Р на составляющие:

горизонтальную

тс;

вертикальную

тс.

Одна арматурная вставка воспринимает усилие:

тс;

см² (1Æ16АIII, F_a = 2,011 см²).

На наиболее нагруженный монтажный столик действуют силы:

вертикальная Q_сд1 = Q + Q_М = 5,74 + 12,43 = 18,17 тс и

горизонтальная N₁ = 4,91 , тc (см. п. 2.31).

На менее нагруженный монтажный столик действуют силы:

вертикальная Q_сд2 = Q - Q_М = 5,74 - 12,43 = -6,69 тс и

горизонтальная N₁ = 4,91 , тc (см. п. 2.31).

Расчетные схемы монтажных столиков даны на рис. 32.

Расчет монтажных столиков, закладных деталей и сварных швов производится в полном соответствии со СНиП II-В.3-72, СНиП II-21-75, «Руководством по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» с учетом рекомендаций п. 3.3 настоящего Руководства.

Рис. 32. Расчетная схема монтажных столиков

II. Сопряжение замоноличено

Расчет производим в соответствии с п.п. 2.27 и 2.32 настоящего Руководства.

Конструктивное решение сопряжения дано на рис. 33:

h = 60 см	- высота капители;
h0 = 55,6 см	- рабочая высота сечения капители, расположенного у грани колонны;
bк = 83 см	- ширина стакана капители понизу;
bст = 15 см	- толщина стакана капители понизу;
b = 45 см	- сторона квадратного сечения колонны;
hш = 13 см	- высота шпонки;
Lш = 45 см	- длина шпонки по одной грани;
l¢ш = 1,5b	= 67,5 см
dш = 3 см	- глубина шпонки.

В узле действуют усилия (см. рис. 19):

тс×м, тс×м, тс×м, тс×м

тс, тс, тс.

В значениях поперечных сил не учтен собственный вес конструкции перекрытия, который воспринят стальными монтажными столиками, приваренными к колонне

тс.

Рис. 33. Сопряжение капители с колонной

Определим высоту сжатой зоны бетона в сечении у грани колонны при действии изгибающего момента М₁ = 13,2 тс×м. С некоторым приближением и учитывая небольшую высоту сжатой зоны бетона, принимаем, что низ стакана капители имеет постоянную ширину по высоте.

Приводим сечение низа стенок стакана капители к бетону замоноличивания

см,

где = R_пр.сТm_s1 = 175 × 0,85 = 149 кгс/см²; = R_пр.з × m_s1m_s5 = 135×0,85×0,9 = 103 кгс/см²; m_s1 и m_s5 - по табл. 15 СНиП II-21-75.

Ширина приведенного сечения будет

см;

1320000 = 103 × 96,4 х₁ (55,6 – 0,5 х₁)

или х₁² - 111 х₁ +266 = 0;

см.

Определим высоту сжатой зоны сопряжении при действии изгибающего момента М₂ = 32 тс×м, вызывающего поворот узла.

(см. рис. 18).

В первом приближении для предварительного определения высоты сжатой зоны бетона х₂ принимаем

тогда

или

см.

см;

см.

см.

тс.

тс.

При данном значении снова определяем высоту сжатой зоны бетона

см.

Тогда =60 - 2,5 - 7,6= 49,9 см;

см;

тс;

тс.

Определяем соответствующую вновь найденному значению

см.

Высота сжатой зоны бетона при действии (М₁ + М₂) будет

см.

Таким образом, расстояние z₂ между центрами тяжести сжатых зон бетона при действии изгибающего монета М₂ равно

см;

см;

тс.

Раскладываем силу Р на составляющие:

горизонтальную

тс,

вертикальную

тс.

Находим сдвигающую силу Q_сд, действующую по наиболее нагруженной грани сопряжения

тс.

По наиболее нагруженной грани сопряжения действует и сжимающая сила, перпендикулярная плоскости шва.

кгс = 46,9 тс.

Для наиболее напряженной грани сопряжения должно соблюдаться условие (37) настоящего Руководства

где кгс/см²;

Величина , вводимая в расчет, не должна превышать, , т. е.

В нашем случае 0,7×46,9 > 0,5×44,6, поэтому принимаем = =22,3 тс.

В предельном состоянии в верхней зоне наиболее нагруженной грани сопряжения могут существенно раскрыться трещины на контакте монолитного бетона со сборным, что затруднит передачу усилий на верхнюю шпонку и тем самым ослабит ее работу.

В связи с этим верхнюю шпонку в работе по данной грани сопряжения не учитываем.

Число шпонок, вводимое в расчет, принимаем n_ш = 3 – 1 = 2 шт.

кгс =
= 27,8 тс > тс.

По формуле (38) настоящего Руководства определяем необходимую глубину шпонки

см.

Предусмотренная в сопряжении глубина шпонки отвечает данному условию.

При заданном силовом воздействии на сопряжение капители с колонной прочность шпонок, образованных бетоном замоноличивания, по наиболее нагруженной грани сопряжения обеспечена.

Аналогично проверяется прочность бетонных шпонок сборных элементов.

На усилия, найденные при расчете сопряжения, рассчитываются стенки стакана капители.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

1. Общие положения

2. Основные расчетные положения

Расчет конструкции по прочности

Расчет конструкций по деформациям

Расчет конструкций по раскрытию трещин

Типы и расчет сопряжений сборных конструкций

3. Рекомендации по конструированию

4. Контроль качества изготовления в заводских условиях сборных железобетонных элементов безбалочной конструкции

ПРИЛОЖЕНИЕ. Пример расчета сборного железобетонного безбалочного перекрытия