8. Розрахунок та конструювання колони

Колонами називають вертикально направлені елементи каркасів будівлі, які працюють на стиск від дії навантаження, що передається головними балками.

Характерною перевагою конструкцій монолітного перекриття є наявність жорстких вузлів з’єднання колон з головними балками.

При неповному каркасі колони розташовують у середніх рядах, а крайніми опорами балок є зовнішні стіни будівлі.

Форма поперечного перерізу колон при випадкових ексцентриситетах – квадрат. Рекомендовані наступні розміри перерізу колон квадратної форми:

300  300 мм, 400  400 мм, 500  500 мм.

Вихідні дані:

а) бетон класу С 25/30; МПа;

б) арматура поздовжня класу А400С, МПа;

в) арматура поперечна класу А240С;

г) висота поверху м;

д) вага підлоги з підготовкою (покрівлі з утеплювачем) кН/м².

a) б)

Рис. 28. До розрахунку колони:

а) розрахункова схема колони; б) розміри колони

8.1. Вибір розрахункової схеми

Закріплення колони першого поверху при визначенні розрахункової довжини та коефіцієнту поздовжнього згину приймають шарнірно - нерухомим на рівні перекриття та защемлення у з’єднанні з верхнім обрізом фундаменту (рис. 28).

8.2. Визначення зусиль в колоні першого поверху

Навантаження на колону передається від головних балок з урахуванням їх нерозрізності. Постійне навантаження складається з власної ваги елементів перекриття та власної ваги колони. Тимчасове навантаження визначається із умови технологічного процесу і приймається відповідно до завдання.

Навантаження збираємо з площі, яка має форму прямокутника з розмірами сторін м (див. рис. 4) та з урахуванням кількості поверхів.

В прикладі, що розглядається навантаження від покрівлі прирівнюємо до навантаження від підлоги.

Визначення зусиль на колону першого поверху зводиться до табл. 21,22.

8.3 Визначення розмірів поперечного перерізу колони

Площа поперечного перерізу колони

де, враховуючи те, що величини , , є невідомими, визначення розмірів поперечного перерізу здійснюється методом послідовних наближень. У формулі, в першому наближені, приймаємо

– при розмірах сторін перерізу колони більше ніж 20 см;

– коефіцієнт, який враховує гнучкість елементу, тривалість дії навантаження, характер армування;

– коефіцієнт армування (оптимальне значення 0,01…0,02).

Таким чином розміри перерізу колони

Приймаємо см, см².

Коефіцієнти та визначаються з урахуванням прийнятих розмірів поперечного перерізу колони

.

Для відношення

;

Таблиця 21

Визначення зусиль на колону

	Вид навантаження	Характеристичне навантаження, кН	Коефіцієнт надійності за навантаженням	Граничне розрахункове навантаження, кН
	І. Постійне навантаження
1	Підлога	155,52	1,3	202,18
2	Залізобетонна плита	345,60	1,1	380,16
3	Ребра другорядних балок	133,2	1,1	146,52
4	Ребро головної балки	155,52	1,1	171,07
5	Колона	76,8	1,1	84,5
	Всього постійне:	866,64		984,43
	ІІ. Тимчасове короткочасної дії
1	Люди, матеріали в зоні обслуговування	194,4	1,2	233,28
2	Сніг Эксплуатационное расчетное значение (м. Кіровоград) (див. додаток табл.7) Предельное расчетное значение:	26,04	-	60,58
	Всього тимчасове короткочасної дії	237,6		293,76
	ІІІ. Тимчасове довготривалої дії
1		1360,8	1,2	1632,96
	Всього тимчасове довготривалої дії	1360,8		1632,96

Таблиця 22

Зведена таблиця зусиль на колону, з урахуванням коефіцієнта надійності за призначенням

	Вид навантаження	Нормативне, кН	Розрахункове, кН
1	Постійне	866,64·0,95=823,31	984,43·0,95=935,21
2	Тимчасове короткочасної дії	237,6·0,95=225,72	293,76·0,95=279,07
3	Тимчасове довготривалої дії	1360,8·0,95=1292,76	1632,96·0,95=1551,31
4	Довготривалої дії (1+3)	2116,07	2486,52
5	Повне (1+2+3)

та гнучкості

де – коефіцієнт, який враховує гнучкість, тривалість дії навантаження, визначається за табл. 5 додатку.

– коефіцієнт, який враховує гнучкість елементу, тривалість дії навантаження та характер армування, визначається за табл. 5 додатку.

Таким чином

Площа поздовжньої робочої арматури

Приймаємо 4Ø20A400С,

Визначаємо фактичний коефіцієнт армування

Величина знаходиться в межах рекомендованих параметрів . Таким чином розміри поперечного перерізу колони см приймаються остаточно.

Рис. 29. Поперечний переріз колони