2020-05-21
121
1. В соответствии с архитектурным замыслом и заданием преподавателя, выполняется статическая расчётная схема с основными элементами каркаса, назначаются предварительные габаритные размеры сечений, рис. 3. Для плит толщина сечения назначается в пределах от 1/20 до 1/30 пролета, для балок берётся диапазон от 1/10 до 1/20 пролёта. Наименьший размер сечения колонны обычно составляет 1/8-1/10 от высоты этажа.
Рис. 3. Расчётная схема каркасного здания: фрагмент плана и разрез
2. После анализа расчётной схемы выполняется укрупнённый сбор нагрузок на рассматриваемый фрагмент каркаса. Как правило, для этого достаточно рассмотреть одну ячейку каркаса в плане и на разрезе (в пределах одного этажа). Продольное усилие, приходящееся на колонну, будет иметь своё максимальное значение на уровне первого или цокольного этажа и равняться сумме усилий с грузовой площади на каждом вышележащем этаже. Нагрузки на кровельное перекрытие можно принять равными нагрузке на рядовое перекрытие. При расчёте плиты перекрытия рассматривается виртуально вырезаемая из него полоса, шириной 1 м (Bпл.=1 м), тогда нагрузка на погонный метр может быть собрана по формуле (10):
(10)
где 
- то же, что в формуле (5); 
.
Нагрузка на ригель определяется по формуле (11) ориентировочно; ширина грузовой полосы для ригеля 
:
, (11)
где 
- шаг раскладки ригелей, м.
3. Для горизонтальных элементов каркаса, работающих по балочной схеме (ригелей и плит), находится усилие момента нагружения (внешнего момента). В приблизительных расчётах для простоты вычислений и запаса прочности, целесообразно принимать для фрагментов (виртуально вырезаемых полос) плит перекрытий и ригелей стандартный балочный момент нагружения конструкции, Мн.к., по формулам (12) и (13), рис. 4.
Для плит, опёртых по двум контурам или работающих по короткому пролёту:
; (12)
Для ригеля:
; (13)
4. Исходя из условия равновесной работы арматуры и бетона в сечении железобетонного элемента, находится момент сопротивления конструкции Mс.к., рис. 5. Для плиты момент сопротивления конструкции относительно сжатой зоны бетонного сечения равен:
Рис. 4. Эпюры изгибающих моментов для конструкций, работающих по балочной схеме: а - для фрагмента плиты; б - для ригеля.
, (14)
где 
- предельное сопротивление бетона сжатию, равное 100 кгс/см2 для бетона марки B20; 
- расстояние от верхней грани фрагмента плиты до центра растянутой рабочей арматуры, м; 
- ширина сечения фрагмента плиты, равная 1 м; 
- расстояние от центра сжатой зоны бетона в сечении до центра растянутой арматуры, которое представляет собой плечо внутреннего момента (произведение остальных сомножителей в этой формуле дает продольную силу N сж.).
Для балки момент сопротивления сечения равен:
, (15)
где 
- расстояние от верхней грани сечения ригеля до центра растянутой рабочей арматуры, м; 
- ширина сечения ригеля, м; 
- расстояние от центра сжатой зоны бетона до центра растянутой арматуры.
5. Для того, чтобы конструкции плиты и ригеля не подвергались разрушению, необходимо, чтобы соблюдались условия прочности (16) и (17):
; (16)
; (17)
Если эти условия выполняются, то менять конструктивные параметры
Рис. 5. Расчётная схема для нахождения момента сопротивления конструкции железобетонного сечения плиты и ригеля
каркасной системы не требуется и можно переходить к вычислению площади растянутой рабочей арматуры в плите и в ригеле, соответственно As1 и As2.
6. Вычисление площади растянутой рабочей арматуры для плиты и ригеля, формулы (18) и (19) соответственно:
, (18)
где 
- предел текучести арматурной стали, по табл. 2.
, (19)
7. Для того, чтобы учесть количество рабочей арматуры, необходимой по расчёту на прогиб, по второй группе предельных состояний, в ориентировочном расчёте достаточно умножить площадь рабочий арматуры в два раза.
Дополнительно, по заданию преподавателя, к клаузуре, посвящённой разработке проекта высотного здания, могут быть выполнены ориентировочные расчёты на проверку потери устойчивости положения здания и его формы.
