4.2 Определение усилий в колонне

Грузовая площадь средней колонны м².

Постоянная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

,

где g₁ = 4,28 кН/м² – расчетная постоянная нагрузка на перекрытие здания (таблица 2.1).

Нагрузка от собственного веса ригеля:

G₂ = g₂ · l_r = ,

где g₂ = 3,5 кН/м – погонная нагрузка от собственного веса ригеля; l_r = 5,56 м – длина ригеля при расстоянии между осями колонн 6,0 м.

Нагрузка от собственного веса колонны типового этажа:

,

где b, h – размеры сечения колонны, l_эт – высота этажа, _b – объемный вес железобетона 25 кН/м³, _n = 0,95 - коэффициент надежности по назначению здания, _f = 1,1– коэффициент надежности по нагрузке.

Постоянная нагрузка на колонну типового этажа с одного этажа:

G_t = G₁ + G₂ + G₃ = 107,34+19,46+15,05=141,81 кН.

Постоянная нагрузка от покрытия, приходящаяся на колонну:

,

где g_p = 7,22 кН/м² – расчетная постоянная нагрузка на покрытие здания (таблица 4.1).

Общая постоянная нагрузка на колонну от покрытия с учетом веса ригеля:

G_pr = G_p + G₂ = 181,07 + 19,46 = 200,53 кН.

Временная нагрузка, приходящаяся на колонну с перекрытия одного этажа:

,

где v₁ = 2,86 кН/м² – расчетная временная нагрузка на перекрытие здания (таблица 2.1).

Временная нагрузка, приходящаяся на колонну с покрытия:

.

Коэффициент снижения временных нагрузок в многоэтажных зданиях:

,

где - число перекрытий, от которых учитывается нагрузка;

.

Нормальная сила в средней колонне на уровне первого этажа составит:

кН.

4.3 Расчет прочности колонны

Расчет прочности сжатых элементов из тяжелого бетона классов В15…В40 на действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при допускается производить из условия:

,

где - коэффициент, определяемый по формуле:

;

- коэффициенты, принимаемые по таблицам приложения А.6 и А.7 в зависимости от значения отношений .

,

где - площадь всей арматуры в сечении элемента; - для арматуры классов A-I(A240), A-II(A300), A-III(A400).

При можно принимать .

В первом приближении принимаем:

;

мм²;

мм²;

.

Свободная длина колонны первого этажа l₀ =0,7·(3,6+0,15)=2,62 м, м (размер сечения колонны),

.

Для определения отношения необходимо вычислить длительно действующую нагрузку на колонну . Временная длительно действующая нагрузка на перекрытие 1,3 кН/м² (см. таблицу 2.1), временная длительно действующая нагрузка на покрытие 1,2 кН/м².

Временная длительно действующая нагрузка на колонну с одного этажа:

.

Временная длительно действующая нагрузка на колонну с покрытия:

.

Постоянная нагрузка от собственного веса вышележащих конструкций на колонну первого этажа:

.

Полная длительно действующая нагрузка:

кН.

.

По таблицам А.6 и А.7 приложения определяем коэффициенты и : , .

.

Площадь арматуры составит:

.

Так как А_s< 0, то арматура по расчету не требуется и устанавливается по конструктивным требованиям, обеспечивая процент армирования. Схема армирования колонны представлена на рисунке 4.1. При положительном значении площади арматуры А_s необходимо по сортаменту подобрать диаметр и количество арматурных стержней при условии соблюдении минимального процента армирования (при гибкости 5<l₀/h < 10) и минимальном диаметре арматуры для сжатых элементов 12 мм.

Конструктивно принимаем 412 A-II (A300) ( мм²).

, , что больше .

Окончательно принимаем арматуру 412 A-II (A300).