Расчет ригеля по прочности при действии поперечных сил
Расчет производится рядом с подрезкой в месте изменения сечения ригеля (рис.7).
Примем прямоугольное сечение с размерами 
, в котором действует поперечная сила Q=128.57 кН от полной расчетной нагрузки. Рабочая высота сечения ригеля в подрезке составляет 
, вне подрезки (у опор) 
, в средней части пролета 
.
При диаметре нижних стержней продольной рабочей арматуры ригеля 
с учетом требований назначаем поперечные стержни (хомуты) 2Ø8 А400.Их шаг на приопорном участке предварительно принимаем по конструктивным соображениям 
,что не превышает 
и 30см. Значения прочностных характеристик бетона класса В25, входящие в расчетные зависимости, принимаем с учетом коэффициента условий работы 
Расчет ригеля по бетонной полосе между наклонными трещинами производится из условия:
,
где 
-коэффициент, принимаемый равным 0,3.Проверка этого условия дает:
,
т.е. принятые размеры сечения ригеля в подрезке достаточны.
Проверяем, требуется ли поперечная арматура по расчету, из условия:
,
т.е. 
поэтому расчет поперечной арматуры необходим.
Находим погонное усилие в хомутах для принятых выше параметров поперечного армирования 
(2Ø8 А400), 
, 
:
.
Расчет ригеля с рабочей поперечной арматурой по наклонному сечению производится из условия:
,
где 
-поперечные силы, воспринимаемые соответственно бетоном и поперечной арматурой в наклонном сечении, которые находятся по формулам:
; 
где c-длина проекции наклонного сечения на продольную ось элемента, 
-коэффициент, принимаемый равным 1,5;
Наиболее опасная длина проекции наклонного сечения:
,
которая должна быть не более 
.С этим учетом получим:
т.е. условие прочности ригеля по наклонному сечению в подрезке при действии поперечной силы соблюдается.
Необходимо также убедиться в том, что принятый шаг хомутов 
не превышает максимального шага хомутов 
, при котором еще обеспечивается прочность ригеля по наклонному сечению между двумя соседними хомутами, т.е.
.
Выясним теперь, на каком расстоянии от опор в соответствии с характером эпюры поперечных сил в ригеле шаг поперечной арматуры может быть увеличен.
Примем шаг хомутов в средней части пролета равным 
, что не превышает 500 мм. Погонное усилие в хомутах для этого участка составляет:
,
что не меньше минимальной интенсивности этого усилия, при которой поперечная арматура учитывается в расчете:
.
Очевидно, что условие 
для опорных участков ригеля соблюдается с еще большим запасом.
При действии на ригель равномерно распределенной нагрузки q=g+v длина участка с интенсивностью усилия в хомутах 
принимается не менее значения 
,определяемого по формуле:
,
Тогда имеем:
;
.
Поскольку 
; 
=49,87кН/м=0,4987кН/см, тогда
.
В ригелях с подрезками у концов последних устанавливаются дополнительные хомуты и отгибы для предотвращения горизонтальных трещин отрыва у входящего угла подрезки.Эти хомуты и отгибы должны удовлетворять условию:
,
здесь 
-рабочая высота сечения ригеля соответственно в короткой консоли подрезки и вне ее.
Примем дополнительные хомуты у конца подрезки в количестве 2Ø12 А500C с площадью сечения 
, отгибы использовать не будем. Тогда:
;
т.е. установленных дополнительных хомутов достаточно для предотвращения горизонтальных трещин отрыва у входящего угла подрезки.
В моем случае продольная арматура короткой консоли подрезки представлена горизонтальными стержнями, привариваемыми к опорной закладной детали ригеля, что обеспечивает ее надежную анкеровку на опоре, а значит и возможность учета с полным расчетным сопротивлением .Примем эту арматуру в количестве 2Ø12 А500C с площадью сечения 
и расчетным сопротивлением 
.Невыгоднейшее значение “c” определим по формуле:
;
при 
;
Произведем расчет по прочности наклонного сечения, проходящего через входящий угол подрезки на действие изгибающего момента:
=36 кН·м, т.е. прочность рассматриваемого наклонного сечения на действие изгибающего момента обеспечена.
Определим необходимую длину заведения продольной растянутой арматуры за конец подрезки по формуле:
что не меньше базовой (основной) длины анкеровки, равной:
где 
-расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном 
Выясним необходимость устройства анкеров для нижнего ряда продольной арматуры ригеля. Для этого выполним расчет по прочности наклонного сечения, расположенного вне подрезки и начинающегося на расстоянии 
от торца ригеля, на действие изгибающего момента; тогда расстояние от конца анкеруемого стержня до рассматриваемого сечения 
При пересечении наклонного сечения с продольной растянутой арматурой, не имеющей анкеров в пределах зоны анкеровки, усилие в этой арматуре 
определяется по формуле:
где 
-длина зоны анкеровки арматуры, равная 
здесь 
; 
-коэффициент, учитывающий влияние поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки арматуры и при отсутствии обжатия принимаемый равным 1,0.
Учитывая,что в пределах длины 
=14см к стержням нижнего ряда продольной арматуры приварены 2 вертикальных и 1 горизонтальный стержень Ø8 А400, увеличим усилие, на величину:
,
здесь 
-коэффициент, зависящий от диаметра хомутов 
.
Тогда 
.
Определим высоту сжатой зоны бетона (без учета сжатой арматуры):
, т.е. 
.
Невыгоднейшее значение “c” равно:
, т.е.
при таком значении “c” наклонное сечение пересекает продольную арматуру короткой консоли. Принимаем конец наклонного сечения в конце указанной арматуры, т.е. на расстоянии 
от подрезки, при этом с=43см.
Расчетный момент М в сечении, проходящем через конец наклонного сечения, равен:
.
Проверим условие:
.
Поскольку условие прочности по рассматриваемому наклонному сечению не соблюдается, необходимы дополнительные мероприятия по анкеровке концов стержней нижнего ряда продольной арматуры ригеля или устройство отгибов у входящего угла подрезки. Примем два отгиба из стержней Ø12 А500C сечением 
, что позволяет создать дополнительный момент в наклонном сечении, равный:
, где
здесь 
т.к. начало рассматриваемого наклонного сечения и начало отгиба в растянутой зоне практически совпадают. Проверка условия дает:
Таким образом, установка отгибов позволяет обеспечить соблюдение условия прочности по наклонному сечению вне подрезки.