Расчет колонны

Принимаем к расчету наиболее нагруженную колонну среднего ряда. Расчет прочности колонны производим в наиболее нагруженном сечении – у обреза фундамента.

Нагрузку на колонну с учетом ее веса определяем от опирающихся на нее ригелей трех вышележащих междуэтажных перекрытий (нагрузка от кровли передается на нагруженные кирпичные стены). При этом неразрезность ригеля условно не учитывается. Поскольку определение усилий в ригелях выполнено без учета влияния жесткости колонн, то в качестве расчетной схемы колонны условно принимаем сжатую со случайным эксцентриситетом стойку, защемленную в уровне обреза фундамента и шарнирно закрепленную в уровне середины высоты ригеля (рис 1).

Расчетная длина колонны нижнего этажа с шарнирным опиранием на одном конце, а на другом конце с податливой заделкой .

м,

где h _эт – высота этажа по заданию; 0,7 м – расстояние от обреза фундамента до уровня чистого пола; h_п – высота панели перекрытия; h _р – высота сечения ригеля.

Рис. 1.

Принимаем колонну сечением 40 ´ 40 см, а = а¢ = 4 см. Расчетная нагрузка на колонну в уровне обреза фундамента

кН,

где: g +v – постоянная и временная нагрузка на 1 погонный метр ригеля; – средний расчетный пролет неразрезного ригеля; n = 3 – число перекрытий;

G_c – вес колонны.

кН.

Кратковременно действующая часть расчетной нагрузки

кН

где по заданию = 1,5 кН/м²; м² – грузовая площадь перекрытия с которой нагрузка передается на среднюю колонну;

– коэффициент надежности по нагрузке.

Длительно действующая часть расчетной нагрузки

кН;

поэтому

С учетом коэффициента надежности по ответственности γ _n = 0,95.

1903 кН, 1775 кН.

Случайный эксцентриситет в приложении сжимающей нагрузки согласно п. 3.49 [3]:

мм; мм; мм.

Принимаем мм.

Бетон класса В25 с R_b = 0,9 × 14,5 = 13,05 МПа; R_bt = 0,9 × 1,05 = 0,95 МПа (табл. 2.2 [2]), где g _{b 1} = 0,9; Е_b = 30 × 10³ МПа (табл. 2.4 [3]). Продольная арматура класса А400 с R_s = R_sc = 355 МПа (табл. 2.6 [3]); Е_s = 20 × 10⁴ МПа.

Расчет сжатых элементов из бетонов классов В15–В35 на действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при ℓ ₀ = 2,85 м < 20 × h_c = 20 × 0,4 = 8 м допускается производить из условия (п. 3.58 [3])

,

где φ – коэффициент, учитывающий гибкость элемента, характер армирования и длительность действия нагрузки, определяемый по формуле

, ,

где φ _sb и φ _b – табличные коэффициенты, A – площадь поперечного сечения бетона колонны, A_{s, tot} – площадь поперечного сечения всей продольной арматуры колонны.

Задаемся φ = 0,9, µ = 0,01.

0,128 м².

Проектируем колонну квадратного сечения 0,357 м.

Принимаем размеры поперечного сечения колонны кратными 0,05 м. Тогда h = b = 0,4 м, А = h · b = 0,4 · 0,4 = 0,16 м².

Задаемся µ = 0,01.

0,272; 0,93; 9,45;

φ _b = 0,9 (по табл. 3.5 [3]); φ _sb = 0,908 (по табл. 3.6 [3]);

0,9 + 2(0,908–0,9)0,272 = 0,904 ≤ = 0,908;

= 48·10 ^{– 6 м2} = 48 мм²;

Принимаем арматуру конструктивно, исходя из двух условий:

1. Отношение площади арматуры к площади бетона по Пособию к СНиП 2.03.01-84 п. 5.53 не менее 0,01.

2. Диаметр арматуры не менее 16 мм.

По сортаменту принимаем 4 Ø 22 A400 с А_s,tot = 1520 мм².

Поперечные стержни в сварных каркасах назначаем диаметром 6 мм из арматуры класса А240 в соответствии с п. 5.23 [3] с шагом s = 250 мм ( мм и не более 500 мм).

Расчет консоли колонны

Принимаем ширину консоли равной ширине колонны b = 400 мм. Бетон колонны класса В25. Арматура класса A400 и A240.

Наибольшая нагрузка на консоль колонны:

Q = Q_{В, л} =335,6кН (см. перераспределение поперечных сил по схеме II).

При классе бетона колонны В25 необходимую длину площадки опирания ригеля на консоль колонны определяем из условия обеспечении прочности ригеля на местное сжатие (смятие). При классе бетона в ригеле В15 с γ _{b 1}, R_b = 7,65 МПа; R_bt = 0,675 МПа; Е_b =

= 24000 МПа и ширине ригеля b _p = 30 см по п. 3.93 [4]

мм.

Минимальный вынос консоли с учетом зазора между колонной и торцом ригеля, равного 60 мм, в соответствии с типовым решением в проектах многоэтажных зданий каркасного типа

мм.

Принимаем вынос консоли l = 250 мм.

Фактическая длина площадки опирания ригеля на консоли

l _{sup ,f} = 250 – 60 =190 мм.

Напряжения смятия в бетоне ригеля и консоли колонны под концом ригеля: МПа МПа.

Следовательно, прочность бетона на смятие обеспечена.

Назначаем расчетную высоту консоли из условия

(п. 3.99 [4]);

м.

Полная высота консоли мм.

Принимаем высоту консоли h = 400 мм. Высота у свободного края мм > мм, h ₀ = 400 – 35= 365 мм.

Так как кН > Q = 335,6 кН,

и кН > Q = 335,6 кН.

Прочность консоли на действие поперечной силы обеспечена.

Необходимую площадь сечения продольной арматуры консоли определяем из условия

(формула 209 [4]),

кН,

принимается не более и не более .

Н = 443кН,

здесь h _{0 b} – рабочая высота ригеля на опоре; k_f = 8 мм, l_w = 170 мм – соответственно высота и длина углового сварного шва в соединении закладных деталей ригеля и консоли; R_wf = 180 МПа – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, определенное согласно СНиП II-23 – 81*; 0.3 – коэффициент трения стали по стали

кН,

где R_sb и A_sb – соответственно расчетное сопротивление и площадь сечения верхней арматуры ригеля. Принимаем N_s = 308 кН.

Площадь продольной арматуры

т. е. продольной арматуры в консоли по расчету не требуется.

На период монтажа, если не своевременно произведена сварка выпусков арматуры из ригеля и колонны:

Q = gl _ср /2 = 0,95 · 24 · 6,93/2 = 79 кН.

154·10 ^{– 6 м2} = 154мм².

Из конструктивных соображений (п. 5.12 и табл. 5.2 [3])

мм².

Принимаем продольную арматуру в консоли 2 Æ12 A400

(A_s = 226 мм²).

Дата добавления: 2015-07-20