6. Конструкция колонн одноэтажных промзданий с мостовыми кранами – назначение основных размеров и размеров сечений, принципы армирования.

Колонны каркасного здания могут быть сплошными прямоугольного сечения или сквозными двухветвевыми.

При выборе конструкции колонны следует учитывать грузоподъемность мостового крана и высоту здания. Сплошные колонны применяются при кранах грузоподъемностью до 30 т и небольшой высоте здания (до 12 м); сквозные колонны – при кранах грузоподъемностью т и высоте здания м.

Размеры сечения колонны в надкрановой части назначают с учетом опирания ригелей непосредственно на торец колонны без устройства специальных консолей. Высоту сечения принимают: для средних колонн , для крайних колонн ; ширина сечения средних и крайних колонн b=400…600 мм (бо’льшие размеры сечения принимаются при шаге колонн 12 м).

Размеры сечения сплошных колонн в нижней подкрановой части устанавливают преимущественно по несущей способности и из условий достаточной жесткости с тем, чтобы при горизонтальных перемещениях колонн в плоскости поперечной рамы не происходило заклинивание моста крана. По опыту эксплуатации производственных зданий с мостовыми кранами принято считать жесткость колонн достаточной, если высота сечения .

Сквозные колонны имеют в нижней подкрановой части две ветви, соединенные короткими распорками-ригелями. Для средних колонн в нижней подкрановой части допускают смещение оси ветви с оси подкрановой балки и принимают высоту всего сечения , а для крайних колонн - .

При этом высота сечения ветви и ширина b=500 или 600 мм. Кроме того, .

Расстояние между осями распорок принимают (8…10)h. Распорки размещают так, чтобы размер от уровня пола до низа первой надземной распорки составлял не менее 1,8 м и между ветвями обеспечивался удобный проход. Верхнюю распорку принимают Нижнюю распорку располагают ниже (или вровень) уровня пола – она всегда 200 мм. Высоту сечения распорки принимают (1,5…2)h, а ширину – равной ширине сечения ветви.

Соединение двухветвевой колонны с фундаментом осуществляется в одном общем или же в двух отдельных стаканах; во втором соединении объем укладываемого на монтаже бетона уменьшается.

Глубину заделки колонны стакане фундамента принимают равной большему из двух размеров:

Кроме того глубина заделки должна быть проверена из условия достаточной анкеровки продольной рабочей арматуры. Если в одной из ветвей колонны возникают растягивающее усилие, соединение колонны с бетоном замоноличивания выполняют на шпонках.

Для колонн применяют бетон классов В15…В30.

Расчет продольной арматуры колонн ведется как для сжатых и растянутых элементов в трех сечениях над консолью, под консолью и у обреза фундамента.

Для внецентренно сжатых:

Если арматура не подобрана, то используем технический критерий: Если «Да» - то это БЭ. Если «Нет» - то это МЭ. ( – принимаем так, потому что при 0,3 мы не выходим за границы ядра сечения, а если сила находится в нем, то напряжения будут одного знака).

Тогда расчет прочности ведется из условий равновесия:

1. Для первого случая (БЭ):

2. Для второго случая (МЭ):

где:

где – относительная высота сжатой зоны при напряжении в арматуре , если нет предварительного напряжения и , если есть предварительное напряжение. При этом фактическая относительная высота сжатой зоны , тогда - коэффициент полноты фактической эпюры напряжений в бетоне при замене ее условно прямоугольной.

Установлено, что , где – функция вида бетона (для тяжелого =0,85, для легкого =0,8). Т.е. - характеристика упруго-пластических свойств бетона сжатой зоны.

Если относительная высота сжатой зоны напряжение будет растягивающим, если - сжимающим.

При этом:

Для внецентренно растянутых:

Расчет производится в зависимости от положения продольной силы N:

- еcли N расположена между равнодействующими усилия в арматуре - то это МЭ ( и расчет ведут по:

- еcли N расположена за пределами расстояния между равнодействующими усилия в арматуре - то это БЭ ( и расчет ведут по:

Минимальный диаметр продольных стержней внецентренно сжатых элементов сборных конструкциях – 16 мм. (В монолитках 12 мм).

Поперечное армирование:

- диаметр из условия свариваемости или

- шаг поперечной арматуры:

-- для внецентренно сжатых элементов (считают для каждой стороны – сжатой или растянутой) при и

-- при и

Расчет арматуры распорок ведут как для изгибаемых элементов.

Распорка армируется симметричной двойной арматурой. Площадь сечения арматуры определяется по формуле:

– поперечная сила в ветвях колонны; – расстояние между осями распорок;

Если длины анкеровки продольной арматуры распорки не достаточно, то применяют устройство лапок.

Необходимость поперечно арматуры в распорке проверяют как для изгибаемых элементов из условия:

поперечная сила в распорке, – расстояние между осями ветвей;

коэффициент вида бетона; – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию.

Шаг поперечки в рядовых распорках не более 200 мм.

Армирование надкрановой части принимается симметричным или не симметричным в зависимости от ядрового момента: Если ядровые моменты по правой и левой грани отличаются не более чем на 20% - то будет симметричное армирование. Ветви подкрановой части армируются симметрично (внутри себя), а между собой может быть и не симметричное армирование. Поперечку ставят, чтобы обеспечить устойчивость каркаса.

Армируют колонну сварными каркасами.