4.5. Розрахунок арматури і конструювання колони.

Колону першого поверху розглядаємо, як умовно центрово стиснутий зосередженою силою N з жорстким приєднанням до монолітного фундаменту і шарнірним закріпленням в рівні перекриття І-го поверху (рис. 4.2). Колону першого поверху проектуємо монолітною квадратного перерізу з попередніми розмірами 300×300мм.

Матеріали для колони та їхні міцнісні характеристики:

Бетон. Для всіх монолітних конструкцій і зокрема для колони приймаємо бетон важкий класу В20, для якого розрахунковий опір стисканню R_b =11,5МПа (табл. 13 Норм [2]); коефіцієнт умов роботи бетону за відсутності сприятливих умов для наростання міцності – γ_b2=0,9 (табл. 15 Норм [2]).

Арматура. Для армування колони вибираємо гарячекатану арматуру періодичног профілю класу А-ІІІ (класу А400С за ДСТУ 3760:2006 [10]), для якої розрахунковий опір стисканню поздовжньої арматури R_sс =365МПа (табл. 23 Норм [2]) при діаметрі 10 і більше мм. Як поперечну арматуру використовуємо холоднотягнений дріт класу Вр-І діаметром Ø4..Ø5мм або гарячекатану арматуру гладку класу А-І (класу А240С за ДСТУ 3760:2006 [10]) залежно від діаметра поздовжньої арматури. Із технологічних вимог діаметр поздовжньої арматури монолітних колон слід приймати не менше 12мм.

Розрахунок арматури ведемо спрощеним методом за алгоритмом, наведеним у [8]. Колону розглядаємо як залізобетонний елемент, стиснутий з випадковим ексцентриситетом.

Величину випадкового ексцентриситету е_а. приймають більшою із двох значень

Визначаємо співвідношення тривалого і повного зусиль в колоні

.

Розрахункова довжина колони, якщо коефіцієнт приведення геометричної довжини стрижня до розрахункової μ =0,7:

Обчислюємо гнучкість колони λ_h:

.

Оскільки гнучкість колони є більша, ніж 4, потрібно враховувати вплив бокового прогину колони на втрату стійкості. При λ_h=8,5<20 необхідну площу перерізу поздовжньої симетричної арматури розраховуємо за формулою:

Задаємося коефіцієнтом армування μ=0,01 (відсотком армування μ=0,5%) і обчислюємо коефіцієнт α_s:

З табл. 2.15 [10], інтерполюючи, при співвідношенні N_l /N=0,83 і гнучкості λ_h=8,5 знаходимо коефіцієнти φ_b=0,91 та φ_r=0,92.

Таким чином, в першому наближенні коефіцієнт φ буде рівний:

Остаточно приймаємо

Тоді необхідна площа поздовжньої арматури, якщо А= b_c h_c =30·30=900см², дорівнює:

За сортаментом приймаємо армавання 4Ø25А-ІІІ з фактичною площею арматури

При цьому фактичний коефіцієнт армування:

,

що дещо перевищує попередньо прийняту величину μ=0,01. Уточнюємо коефіцієнт α_s:

Уточнюємо коефіцієнт φ в другому наближенні:

Остаточно визначаємо несучу здатність колони:

Перевіряємо умову:

– умова виконується, несуча здатність колони забезпечується.

Конструювання ствола колони. Поздовжню арматуру в поперечному перерізі розміщуємо симетрично по кутах, забезпечуючи величину захисного шару бетону із умови с_b≥d_s ≥20мм. При d_s=25мм призначаємо захисний шар бетону с_b =30мм. Приймаємо зварні пласкі каркаси марки КР3, які слід виготовляти в заводських умовах за допомогою контактного точкового електрозварювання. Пласкі каркаси марки КР3 слід об’єднувати в просторові шляхом приварювання окремих стрижнів марки ОС3 із Ø8А-І за допомогою електрозварювальних кліщів. Діаметр поперечної арматури в колоні приймаємо конструктивно із умови d_sw ≥ 0,25d_s= 0,25·25=6,25мм. Фактично приймаємо поперечні хомути діаметром 8мм із гарячекатаної гладкої арматури класу А-І (Ø8А-І). Крок хомутів у колоні у випадку зварних каркасів призначаємо із умови s_w ≥ 20d_s ≥ b_c. Призначаємо крок хомутів s_w=b_c=300мм. Захисний шар бетону для торців поперечної арматури – 10мм.

Довжину напуску поздовжньої арматури з арматурою випусків із монолітного фундаменту приймаємо рівною l_ov=20d_s=20·25=500мм. Довжину просторового каркасу марки КП3 призначаємо з урахуванням напуску поздовжньої арматури в місці подібного стику арматурних каркасів на рівні відмітки монолітної плити ІІ-го поверху.