4. Розрахунок і конструювання збірної центральної колони каркасу в’язової системи.

4.1. Обчислення навантажень на колону.

Висота поверху Н=5,4м. Сітка колон 6,0х6.6м. Верх фундаменту заглиблений нижче

відмітки підлоги на 0.6м. Споруда знаходиться в ІI сніговому районі (м. Чернігів), якому відповідає снігове навантаження , а корисне навантаження на міжповерхове перекриття складає . Конструктивно споруда вирішена з несучими зовнішніми стінами, вітрове навантаження сприймається поперечними стінами і стінами сходових кліток. Стикування колон поповерхове. Стики колон розміщені на висоті 0.6м від рівня верху панелі перекриття. Ригелі опираються на консолі колон.

Клас бетону С25/30, поздовжня арматура класу А400С. По призначення споруда відноситься до ІІ-го класу. Приймаємо

Вантажна площа від перекриттів і покриття при сітці колон 6,0х6,6 м рівна

6,0х6,6-0.4² = 37,64м² .Розрахунок навантажень приведений в табл.3.

Січення колони попередньо приймаємо 400х400. Розрахункова довжина колон на другому-сьомому поверхах рівна висоті поверху а для першого поверху з врахуванням защемлення колони в фундаменті

Власна розрахункова вага колон на один поверх:

на другому-четвертому поверхах

на першому поверсі

кн.

Підрахунок розрахункового навантаження на колону приведений в табл.4. Розрахунок навантаження від покриття і перекриття виконаний множенням їх значень на вантажну площу А=37,64 см² з якої навантаження передається на одну колону. В табл.4 всі навантаження по поверхам приведені наростаючим результатом послідовного сумування зверху вниз.

За розрахункове січення колони прийнято січення колони першого поверху на рівні верху фундаменту.

Рисунок 1. Епюра повздовжніх сил в колоні від повного розрахункового навантаження.

4.2. Розрахунок повздовжньої робочої арматури.

Бетон класу В30, арматура класу А400С, .

Попередньо обчислимо відношення

Коефіцієнт який враховує тривалість дії навантаження дорівнює:

, де - для важкого бетону.

Випадковий ексцентриситет а також не менше приймаємо більше значення

Відносний ексцентриситет дорівнює:

Мінімальне значення відносного ексцентриситету дорівнює:

Оскільки , то приймаємо

Коефіцієнт дорівнює:

Момент інерції бетонного перерізу дорівнює:

Гнучкість колони: тому потрібно враховувати вплив прогинів на несучу здатність.

Розрахункова довжина колони тобто розрахунок допускається проводити як для умовно центрально-стиснутих елементів з врахуванням гнучкості, відношення і кількості проміжних стержнів, розміщених біля грані паралельної площині, що розглядається.

Задаємось коефіцієнтом армування

Арматуру розміщуємо симетрично так, щоб захисний шар бетону для поздовжньої арматури був рівний , тоді - відстань від центру ваги арматури до найближчої грані перерізу колони.

Момент інерціі арматури відносно центра ваги перерізу колони

Умовну критичну силу обчислюємо за формулою:

Обчислення коефіцієнта який враховує збільшення початкового ексцентриситету:

Ексцентриситет поздовжньої сили відносно осі, що проходить через центр ваги менш стисненої арматури:

Робоча висота поперечного перерізу:

Гранична відносна висота стиснутої зони бетону:

Визначаємо граничну висоту стиснутої зони:

Умова не задовольняється.

Відносна висота стиснутої зони бетону:

.

Необхідна площа робочої арматури:

Приймаємо симетричного армування 2 ø 25 А400С,

Поперечні стержні приймаємо із умови зварювання до поздовжньої арматури – ø8А240С. По довжині колони крок поперечних стержнів приймаємо не більше для зварних каркасів і не більше 400 мм. У даному випадку приймаємо крок хомутів 400 мм.