4.1. Сбор нагрузок
Рис. 4.1. Расчетная схема многоэтажной колонны
Расчетная схема
колонн приведена на Рисунке 4.1. Согласно
СНиП 2.03.01-84* расчетная длина элементов
многоэтажной колонны
принимается равной высоте рассчитываемого
этажа
.
Для нижнего этажа
,
(4.1)
где 0,15м – толщина
пола нижнего этажа,
- толщина пола вышележащих этажей.
В задании на
проектирование даны расчетные нагрузки
на покрытие (с учетом коэффициента
надежности
),
состоящие из длительной части -
и
кратковременной
(размерность
).
В эти нагрузки включены вес кровли, плит
покрытия, утеплителя и снегового покрова.
По результатам расчета междуэтажных
перекрытий известны расчетная длительная
нагрузка на перекрытие
,
расчетная кратковременная нагрузка
и расчетная постоянная нагрузка на
перекрытие
.
Кроме того, известен собственный
расчетный вес ригеля
(кН). Все действующие на колонну нагрузки
должны быть приведены к сжимающим силам,
действующим в уровне заделки колонны
в фундаменте, и представлены в виде
расчетного продольного усилия от полной
нагрузки N
(кН) и продольного усилия от постоянных
и временных длительных нагрузок
(кН).
Расчетные усилия N и определяются в соответствии с грузовой площадью колонны
. (4.2)
,
(4.3)
,
(4.4)
где
- полная расчетная нагрузка от покрытия;
- полная расчетная
нагрузка от одного перекрытия;
- расчетное усилие
от веса колонны одного надземного этажа;
- расчетное усилие о веса колонны
подвального этажа;
- размеры поперечного сечения колонны
(задаются ориентировочно);
-
объёмный вес железобетона;
;
- высота надземного этажа;
- высота подвального этажа;
- нагрузка от веса ригеля;
- ширина и высота сечения ригеля;
- количество надземных этажей;
- полно количество этажей с учетом
подвального;
;
.
Окончательно
расчетные усилия N
и
определяются умножением на коэффициент
надежности по назначению
:
; 
(4.5)
4.2. Расчет продольного армирования колонны
Расчет прочности
колонны заключается в определении
размеров поперечного сечения колонны
и
,
а также площади сечения продольной
рабочей арматуры
.
При расчете сжатых
железобетонных элементов необходимо
учитывать эксцентриситет
даже при центральном нагружении. Такой
эксцентриситет называется случайным.
Случайный эксцентриситет принимается равным наибольшей из величин:
,
,
,
(4.6)
где
- длина рассчитываемого элемента. Расчет
сжатых элементов из тяжелого бетона
классов не выше В40 на действие продольной
силы, приложенной с эксцентриситетом
при гибкости
допускается производить из условия
,
(4.7)
где
- коэффициент условия работы сжатого
сечения,
при
;
- коэффициент продольного изгиба,
определяемый по формуле
,
принимаемый не более
;
и
- табличные коэффициенты;
;
- коэффициент продольного армирования.
Величина коэффициента
зависит
от наличия в сечении промежуточных
стержней
.
Если
,
то
определяется
по первой части Таблицы 3.3 Приложения
3, в противном случае – по второй части.
Расположение промежуточных стержней
показано на Рис. 4.2.
1 — рассматриваемая плоскость;
Рис. 4.2. Расположение промежуточных стержней
Для начала расчета
задаемся коэффициентом продольного
изгиба
и коэффициентом продольного армирования
.
Уточняется расчетное сопротивление бетона на сжатие
.
(4.8)
В первом приближении определяем размеры сечения колонны:
; 
.
(4.9)
Полученные величины
округляются
в ту или иную сторону кратно 50мм.
,
(4.10)
,
(4.11)
Проверяется условие
. (4.12)
Если условие (4.12) не выполняется, то расчет необходимо производить по [**].
В случае выполнения
условия расчет продолжается. По таблице
3.3. приложения 3 в зависимости от отношений
и
определяется коэффициент
.
Площадь промежуточных стержней
.
(4.13)
Если
принимается
,
если условие не выполняется, то
.
Далее по таблице 3.3. приложения 3.
определяется коэффициент
.
,
(4.13)
Проверяется условие
.
(4.14)
В случае выполнения
условия (4.14), то коэффициент
остается без изменения. Если условие
не выполняется, то в дальнейших расчетах
принимается
.
Площадь сжатой арматуры
. (4.14)
Определяется коэффициент армирования
. (4.15)
Далее сравнивается полученный коэффициент армирования с принятым в самом начале расчета
.
(4.16)
Если условие
(4.16) выполняется, необходимо вернуться
к выражению (4.13), приняв
и выполнить расчет вновь.
Если условие не
выполнятся, то выбирается армировании
колонны
.
Арматурные стержни принимаются по
таблице сортамента 1.1. приложения 1. При
выборе армирования сечении колонны
необходимо следить за тем, чтобы
расстояние между продольными стержнями
были не более 400мм, а коэффициент
продольного армирования
находился в пределах
.
Величина
определяется по таблице 3.1. приложения
3. в зависимости от гибкости.
Проверяется условие (4.13). Если оно выполняется, то принятое армирование остаётся без изменения. В противном случае, если
,
(4.17)
то коэффициент принимается из условия (4.17). В этом случае необходимо выполнить расчет вновь, начиная с выражения (4.14).